فلزات بخش عمده‌ای از مواد به کار برده شده در کشتی‌ها را تشکیل می‌دهند و با استفاده از فناوری نانو می‌توان به اصلاح ویژگی‌های آن‌ها پرداخت. تقریباً نیاز است که تمامی قسمت‌های یک کشتی توسط فناوری نانو پوشش داده شود. برنامه‌های زیادی جهت تحقق این تحول بزرگ صورت گرفته است اما این برنامه‌ها تا حد زیادی در مرحله نظریه‌پردازی و مفاهیم قرار دارند و در آینده دارای پتانسیل کاربردی خواهند بود.
به طور مثال شرکت‌های کشتیرانی می‌توانند اهداف خود را جهت پایداری و صرفه‌جویی در مصرف سوخت با استفاده از فولادهای با استحکام بالا، آلومینیوم، کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف کربن و الیاف شیشه تقویت کنند. هم‌چنین روند جهانی فناوری دریایی (GMTT) 2030، امکان استفاده از مواد خود ترمیم‌شونده را در ساخت کشتی‌ها می‌دهد.
علم نانو مطالعه تغییرات مواد در مقیاس اتمی، مولکولی و ماکرو مولکولی است. خواص این مواد به طور قابل توجهی از مواد در مقیاس بزرگ‌تر متفاوت است. با کنترل شکل و اندازه در مقیاس نانو، فناوری نانو تغییرات مؤثری در طراحی، تشخیص، تولید و کاربرد ساختارها ارائه می‌نماید. به عبارتی فناوری نانو مجموعه‌ای از مواد اصلاح شده را ارائه می‌دهد که توسط ساختار نانو موجود در آن‌ها از استحکام فوق‌العاده‌ای برخوردارند. به این ترتیب استفاده از این مواد در ساخت کشتی چشم‌انداز روشنی خواهد داشت.
حداقل به دو فناوری جهت تحول در حمل و نقل دریایی در سال 2030 نیاز است که تأثیر قابل توجهی در سامانه کشتی و عملیات‌های مربوط به آن خواهند داشت. اولین فناوری از صنعت آغاز می‌شود. زیرا رقابت شدید بین صنایع باعث پیشرفت فناوری و بهره‌وری عملیاتی از آن شده و مزایای تجاری را به دنبال خواهد داشت. این فناوری نیروی محرکه جهت ایجاد تحول در کشتی‌سازی و ساخت کشتی‌های هوشمند است.
فناوری دوم از دیگر بخش‌های تحقیقاتی آغاز می‌شود. زیرا بلوغ فناوری باعث انتقال آن به طراحی و عملیات ساخت کشتی جهت افزایش ایمنی و هم‌چنین بهبود عملکرد مالی و تجاری آن است. این بخش شامل ساخت حسگرها، رباتیک، تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ، مواد پیشرفته و ارتباطات است.
برخی از تحقیقات و چشم‌اندازهای موجود شامل موارد زیر هستند.
نانو کامپوزیت آلومینیوم: محققان دریافتند که استفاده از علم نانو پیشرفته در عنصر آلومینیوم باعث ایجاد مواد شگفت‌انگیز جهت کاربردهای سخت و سبک است. یکی از این فرآیندها، فرآیند cryomilling است. این فرآیند شامل استفاده از نانو آلومینیوم در آلومینیوم استاندارد بوده که در نهایت اکسید آلومینیوم در ابعاد نانو و ذرات نیتروژن تشکیل شده و باعث می‌شود مواد مستحکم‌تری تولید شده و جهت‌گیری و ساختار میکروسکوپی آن‌ها تثبیت شوند.
نانو لوله‌های کربنی: نانو لوله‌های کربنی از جمله پرطرفدارترین مواد در ساختارهای بر پایه نانو هستند. وزن نانو لوله‌های کربنی شش برابر سبک‌تر از فولاد است اما استحکام و هدایت گرمایی استثنایی آن با خالص‌ترین شکل الماس قابل مقایسه است. با استفاده از این مواد نانوساختار در پلیمرها می‌توان سازه‌هایی مقاوم در برابر انفجار، کنترل ایمنی و محافظ‌های الکترومغناطیسی تولید کرد.
پوشش‌های مقاوم در برابر اشعه ماوراءبنفش: تخریب فتوشیمیایی ناشی از اشعه ماوراءبنفش (UV) یک حالت معمول از شکست بسیاری از سامانه‌های پوشش است. این امر باعث اکسیداسیون و تجزیه پوشش‌های پلیمری همراه با رنگدانه‌های آلی و غیرآلی شده که در نهایت منجر به تغییر رنگ و ترک خوردگی پوشش‌های رنگی می‌شود. با استفاده از نانو ذراتی مانند اکسید تیتانیوم و یا اکسید روی، مقاومت پوشش‌ها در برابر اشعه ماوراءبنفش بهبود می‌یابد.
سامانه باتری نانو: در دسترس بودن منبع برق اضطراری (UPS) در کشتی‌های دریا و اقیانوس‌پیما یک الزام حیاتی است. جهت اطمینان از تأمین برق اضطراری، دو ژنراتور به‌صورت برخط نگهداری می‌شوند تا از منبع تغذیه بدون وقفه اطمینان حاصل شود. در ایالات متحده تحقیقاتی در مورد طراحی یک سامانه باتری نظامی نانو لیتیوم اکسید تیتانیوم، در مقیاس وسیع انجام شده است. زمانی که ژنراتور اولیه دچار مشکل شود، این سیستم نانو باتری به‌عنوان منبع برق اضطراری عمل کرده تا ژنراتور دوم در خط قرار گیرد.
خوردگی یک چالش دشوار برای همه سازه‌های دریایی است. بنابراین ضروری است که تحقیقات و توسعه گسترده‌ای در پوشش‌های محافظتی برای سازه‌های دریایی صورت گیرد. فناوری نانو عصر جدیدی را در پوشش‌های محافظتی تحت عنوان نانو پوشش‌ها به ارمغان آورده است. ساختار خواص مواد پیشرفته در مقیاس نانو به‌خوبی مورد تحقیق قرار گرفته است و تولید مواد پیشرفته جهت استفاده از آن‌ها در ساختارهای حجیم به یک چالش تبدیل شده است.
محیط‌زیست دریایی یکی از حساس‌ترین و شدیدترین محیط‌هایی است که در چرخه زندگی بسیاری از ساختارها قرار می‌گیرد. پایان عمر بسیاری از مواد ازجمله نانو مواد در دریا بوده و بنابراین نیاز به راهکارهایی جهت حفظ محیط زیست دریایی است.
با استفاده از فناوری نانو می‌توان به توسعه مطلوبی در زمینه حساسیت محیطی، خود تمیزشوندگی، خود ترمیم‌شوندگی، افزایش هدایت الکتریکی و اصلاح شکل سازه‌های دریایی رسید. بنابراین فناوری نانو به نوبه خود دارای مزایای قابل توجهی در صنایع کشتیرانی تجاری، دریایی و فضای اقیانوس‌ها است.
