先進材料領域十大進展
一、超寬禁帶氧化鎵電晶體擊穿電壓創造新記錄
2020年8月，美國布法羅大學利用聚合物鈍化方法，以鐵（Fe）摻雜的氧化鎵（Ga 2 O 3 ）晶體為襯底，以摻雜了矽的氧化鎵外延層作為溝道層，研製出一種新型超寬禁帶氧化鎵電晶體，可以承受超過8000伏特的電壓，是目前報道的同類設備中最高的。這是自2012年首個氧化鎵電晶體問世以來，超寬禁帶半導體氧化鎵應用研究取得的巨大成就。
二、世界首個室溫超導體面世
2020年10月，《自然》雜誌刊登了一項物理學研究成果，美國羅切斯特大學的科學家團隊在約260萬個標準大氣壓強條件下，在碳硫化氫材料中首次觀察到了室溫（約15℃）超導性。科學家製作的這種碳硫化氫材料將此前的超導溫度提升了大約35℃，儘管這種材料因仍需要超高壓而不具備任何直接的實際應用，但這一成果為開發較低壓力下工作的零電阻材料鋪平了道路，對超導現象的進一步探索以及實現能夠應用的室溫超導體具有重要的指導意義。
三、超級鋼技術開發取得重大突破
2020年5月，美國伯克利國家實驗室與香港大學合作的超級鋼聯合項目取得重大突破。這種超級鋼同時提高了金屬的三種性能，抗變形屈服強度達到2吉帕，斷裂韌性達到102兆帕·米½，均勻延展率為19%，實現了以前任何鋼材都無法達到的高強度-高韌性組合性能。同時，這種超級鋼生產工藝簡單，成本僅為當前航空航天領域使用的馬氏體時效鋼的20%，可通過常規的軋制和退火工藝生產，不需要複雜的工藝路線和專用設備，有利於實現工業化生產，可廣泛用於航空航天高強度支架、軍用車輛結構件、高性能防彈背心等領域。
四、美陸軍開發出具有超高抗衝擊性能的納米晶銅鉭合金
2020年6月，美陸軍開發出一種具有超高抗衝擊性能的銅-3鉭合金。這種材料具有極穩定的納米晶結構，可承受高達15吉帕的衝擊載荷，層裂強度比微米晶材料高3倍，穩態蠕變速率小於10 -6 /秒，並具有出色的導熱、導電與抗核輻射能力，在航空發動機、裝甲防護、深空探測太空飛行器、交通運輸工具和基礎設施等領域具有廣泛應用前景。該合金的納米晶結構穩定技術以及大規模生產工藝，還可拓展用於鐵基材料或鎳基材料，有望突破當前納米晶金屬的力學性能和功能極限，為耐高溫的超高強度納米材料技術開發開闢廣闊空間。
五、俄羅斯開發出航空發動機葉片用超強合金
2020年7月，俄羅斯聯合發動機製造集團採用一種特殊的變形加工工藝生產航空發動機用鈦合金葉片，得到的鈦合金新葉片強度提高了20%，預計壽命將增加2～3倍。新方法採用在超高壓（最大6吉帕）下變形的方法得到超細晶粒，並避免葉片延展性的下降。新葉片可以承受巨大的振動壓力、軸向和循環壓力，顯著提高飛機動力裝置的可靠性和耐久性，未來將安裝在PD-14發動機上，並計劃在俄羅斯新型MS-21客機上使用。
六、新型聚合物復合材料可為載人太空探索提供輻射防護
2020年5月，美國北卡羅來納州立大學的研究人員開發了一種嵌入三氧化二鉍（Bi 2 O 3 ）粒子的聚合物復合材料，該復合材料以44%三氧化二鉍為基體，採用紫外固化法，與聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）復合而成，能有效防護伽馬射線等電離輻射，並具有高強度、輕質、無毒、低成本等優點，可以替代鉛等常規輻射防護材料，用於人類太空探索、醫學成像和輻射治療等的輻射防護。
七、塊狀金屬玻璃合金製造的齒輪箱可在太空極端環境下工作
2020年4月，NASA披露正在開展「塊狀金屬玻璃齒輪」（BMGG）項目，以研發一種塊狀金屬玻璃合金，用於製造可在太空極端環境下工作的特殊齒輪箱。BMGG金屬玻璃合金獨特的成分和非晶態原子結構使其比陶瓷更堅韌，強度是鋼的2倍，並具有比二者更好的彈性。採用該合金開發的齒輪箱能夠在不需要加熱和潤滑劑的情況下，在-173℃的行星表面溫度下工作，應用於火星巡視器，可以使巡視器的夜間操作成為可能，且節省電力。NASA目前正在與工業界密切合作，制定材料規格，以使塊狀金屬玻璃合金的供應鏈變得更加成熟。
八、美國批准用於高溫反應堆的新型合金材料
美國機械工程師協會已批准將「617合金」列入《鍋爐和壓力容器規範》，這意味著由美國愛達荷國家實驗室開發的這種合金可用於擬議的熔鹽堆、高溫反應堆、氣冷堆或鈉反應堆。這是美國30年來首個添加到規範中的新材料。該材料由鎳、鉻、鈷和鉬混合組成，由愛達荷國家實驗室耗用12年的時間開發而成。據稱，之前獲準的高溫材料不能在750℃以上使用，而「617合金」可以在高達950℃的條件下使用。「617合金」提供了更大的工作範圍，可以滿足更高溫度的反應堆設計。
九、新型二維半導體電晶體效率提升10倍
2020年5月，瑞士洛桑聯邦理工學院利用二維半導體材料二硒化鎢（WSe 2 ）和二硒化錫（SnSe 2 ），構成WSe 2 / SnSe 2 異質結，製備出2D / 2D隧穿電晶體。該電晶體可在非常低的電壓供電情況下，實現比由相同2D半導體材料製成的標準電晶體更高的性能，效率比傳統電晶體高約10倍。
十、俄羅斯開發出熔點在4000℃以上的高溫陶瓷材料
2020年5月，俄羅斯國立科技大學的研究人員開發出一種熔點在4000℃以上的超高溫陶瓷材料，該材料為碳酸鉿的一種，化學式為HfC 0.5 N0 .35 ，具有21.3吉帕的硬度。該材料有望用于飛機耐高溫部件，如機頭整流罩、噴氣發動機和高超聲速飛機的機翼前緣。
如需轉載請註明出處：「國防科技要聞」（ID：CDSTIC）
來源 | 北方科技信息研究所
圖片 | 網際網路
註：原文來源網絡，文中觀點不代表本公眾號立場，相關建議僅供參考。
更多精彩內容，請回復關鍵詞查看：
綜合分析
戰略與規劃
科技管理
國防創新
軍事理論
人工智慧
陸軍
海軍
空軍
航天
網絡空間
電子信息
核武器
高超聲速
無人系統
精確打擊
防空反導
新概念武器
生物與醫學
戰例與演習
先進材料
製造
基礎科學
技術
先進動力
與能源
試驗鑑定
軍事科學院軍事科學信息研究中心微信平台
覺得不錯，請點在看