Al diseñar un prototipo, uno de los principales problemas a resolver es la elección correcta de los materiales para su construcción. Entonces, es importante conocer las características físicas y químicas de los diferentes materiales disponibles pues estas establecen su transporte, intercambio e interacción con la energía. En los laboratorios podemos medir propiedades mecánicas, térmicas, ópticas y eléctricas, por mencionar las más importantes. 

Las propiedades mecánicas establecen la resistencia y durabilidad del material. A través del Módulo de Young, se caracterizan por la tracción, compresión, dureza y resistencia al impacto. Por su parte, las propiedades térmicas señalan la capacidad del material para la transferencia y almacenamiento del calor; es decir, efusividad y difusividad térmica, así como la conductividad térmica y la capacidad calorífica. La interacción del material con los fotones (reflexión, absorción y transmisión óptica) indica las  propiedades ópticas del material, mientras que su capacidad de movilizar electrones hace referencia a sus propiedades eléctricas (conductividad e impedancia eléctrica).

La medición de los materiales puede hacerse mediante dos tipos de técnicas. Las técnicas destructivas emplean una muestra por medición, lo que facilita una medición directa pero requiere fabricar una gran cantidad de muestras. Ejemplos de estas técnicas son: Resistencia a la Tracción y a la Comprensión, el Durómetro, y el Flujo de Calor. Por su parte, las técnicas no destructivas emplean una muestra para varias mediciones, lo cual reduce costos de fabricación pero imposibilita mediciones directas ya que requiere del uso de otras técnicas. Algunas técnicas no destructivas son: Espectroscopía Óptica de Sólidos, Relajación Térmica, y la Técnica de 4 Puntas para la Conductividad Eléctrica. Aunque la mayoría de las técnicas requiere de equipo especializado, de alto costo y uso sofisticado, es posible hacer mediciones por medio de experimentos controlados. Los experimentos tienen costos más bajos, y los equipos utilizados se pueden emplear en otros ejercicios. Sin embargo, los equipos deben calibrarse en cada medición y algunas mediciones requieren de dos o más experimentos, por lo que se invierte más tiempo.

La experimentación requiere de conocimientos sólidos en Matemáticas para interpretar los datos obtenidos y construir un modelo matemático que refleje los conceptos físicos relacionados. Con estos modelos es posible obtener la información necesaria para realizar la medición. Es importante mencionar que las matemáticas permiten realizar los ajustes que requiere el software que utilizan los equipos de medición.

México es uno de los países más importantes en el diseño y caracterización de los materiales. Durante el 2017, respecto a artículos científicos en el área, México contó con porcentaje de citación (total de citas entre total de publicaciones) de 3.36%, que lo alejan del resto de Latinoamérica y lo acercan a los primeros lugares: Holanda (8.71%),  Suiza (8.15%) y Estados Unidos (7.89%). Es penoso que en años recientes ya no se esté realizando inversión significativa en la producción de nuevos materiales pues es un área que puede impulsar la innovación