2.4.3　先进材料技术

1．先进树脂基复合材料制备工艺优化升级，复合材料应用范围扩大

日本东丽公司开发出新型复合材料非热压罐制造技术。2018年4月，东丽公司设计开发了一个加热系统，系统表面嵌有许多加热器板，通过独立控制每个加热器，可实现最佳热量分布，从而对真空状态下的零件进行有效加热。与热压罐工艺相比，采用这种工艺制造的零件尺寸更加精确，能耗降低50%，制造工时减少50%以上。

美国海军为驱逐舰发动机装备复合材料罩壳。2018年1月，通用电气航空公司为LM-2500燃气轮机研发了一种轻型罩壳，新型罩壳用复合材料取代钢材，采用无缝连接，既加强了对舰员的保护，也便于维护。

2．高性能金属材料的获取途径有所突破

美国利用机器学习算法加速金属玻璃材料的发现。2018年4月，美国西北大学、能源部SLAC国家加速器实验室和国家标准技术研究院联合开展研究，利用机器学习算法把从样品中发现金属玻璃的成功率从1/300或1/400提升到了1/2或1/3。在过去的半个世纪里，科学家仅研究了约6000种组成金属玻璃的成分，而借助机器学习算法，可在一年内制作和筛选2万种。

3．特种功能材料领域全面发展，核材料以及超高温、隐身、装甲防护材料成为研究热点

日本开发新型聚变堆包层材料。作为聚变堆包层的钒合金由92%的钒、4%的铬和4%的钛组成。2018年12月，日本国家聚变科学研究所在真空或惰性气体中生成一种高纯度钒合金NIFS-HEAT-2，显著改善了合金的延展性，克服了钒合金在加工时和焊接后断裂的问题。

美国国防先期研究计划局（DARPA）寻求高超声速飞行器超热前缘的材料系统冷却设计方案。2018年12月，DARPA启动高超声速飞行器材料系统和表征项目研究，为高超声速飞行器尖锐前缘开发、验证新的设计和材料解决方案，以实现前缘的形状稳定、可冷却。该项目主要研究通过可扩展的近净制造和先进的热设计来冷却前缘；利用现代高保真计算能力，开发新的被动和主动热管理系统、涂层和材料。

美国开发出可近乎完美实现红外隐身的新型材料。2018年6月，威斯康星大学麦迪逊分校开发了一种超薄红外隐身薄片。这种薄片采用黑硅材料制成，在厚度小于1mm时，可吸收约94%的红外光，可在中波长到长波长的红外波段范围内使被遮挡物或人“隐身”。

美国新型轻质泡沫金属复合材料显著提升装甲防护能力。2018年3月，北卡罗来纳州立大学和美陆军航空应用技术委员会制备了一种轻质不锈钢泡沫金属复合材料，其重量仅为装甲钢重量的1/3，可通过空心球局部变形来吸收冲击波和高速飞行破片的能量，从而将显著降低所承受的压力，具有更好的防护能力。

4．电子信息功能材料在降低氮化镓器件成本、二维电子材料应用验证等方面取得进展

英国BAE系统公司与美国空军研究实验室签署氮化镓技术转化协议。2018年9月，英国BAE系统公司与美国空军研究实验室签署了合作协议，推进氮化镓半导体技术在6in氮化镓晶圆的应用。

比利时微电子中心首次在300mm晶圆上直接制备二维材料。2018年12月，比利时微电子研究中心首次展示了在300mm晶圆平台使用二维材料制造金属－氧化物硅场效应晶体管器件。研究人员首先在晶圆平台上集成了一个由二硫化钨（WS₂）组成的晶体管沟道，采用临时黏结和脱黏技术，将其临时黏附在玻璃载体晶圆片上，再将WS₂单层从生长晶圆片上机械剥离，并在真空中再次黏结到器件晶圆片上。这种脱黏技术是二维材料可控转移的关键技术。