新型二硒化鎢晶體管成爲2020年先進材料領域十大進展之一

二硒化鎢是一種物理化學性能極爲出色的無機化合物，分子式爲WSe2，其因帶隙處于寬隙半導體與零帶隙石墨烯之間，而具有良好的光電光學性能以及較高的量子産率。2020年，新型WSe2晶體管就成爲先進材料領域十大進展之一。下面，我們一起來瞭解一下2020年先進材料領域的十大進展。

一、新型二維二硒化鎢晶體管效率提升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WSe2和SnSe2（二硒化錫），構成WSe2/SnSe2异質結，製備出2D/2D隧穿晶體管。該晶體管在非常低的電壓供電下能實現比由相同2D半導體材料製成的標準晶體管更好的性能，效率比傳統晶體管高約10倍。

二、超寬禁帶氧化鎵晶體管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，以鐵摻雜的氧化鎵晶體爲襯底，以摻雜了矽的氧化鎵外延層作爲溝道層，研製出一種新型超寬禁帶氧化鎵晶體管。其可以承受超過8000伏特的電壓，是目前同類設備中最高的。

三、世界首個室溫超導體面世

2020年10月，美國羅切斯特大學的科學家團隊在約260萬個標準大氣壓强條件下，在碳硫化氫材料中首次觀察到了室溫（約15℃）超導性。這種碳硫化氫材料將此前的超導溫度提升了大約35℃，儘管該材料因仍需要超高壓而不具備任何直接的實際應用，但這一成果爲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够應用的室溫超導體具有重要的指導意義。

四、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。這種超級鋼提高了金屬的3種性能，抗變形屈服强度達到2吉帕，斷裂韌性達到102兆帕·米，均勻延展率爲19%，打破了傳統技術的局限。另外，這種超級鋼生産成本較低，且工藝簡單，可通過常規的軋製和退火工藝生産。

五、超高抗衝擊性能的納米晶銅鉭合金的出現

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。這種材料具有十分穩定的納米晶結構，可承受高達15吉帕的衝擊載荷，層裂强度比微米晶材料高3倍，穩態蠕變速率小于10-6/秒，幷具有新穎的導電導熱性能和較高的抗核輻射能力，適合應用于航空設備、裝甲防護、交通運輸工具和基礎設施等領域具。該合金的納米晶結構穩定技術以及大規模生産工藝，還可拓展用于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，爲耐高溫的超高强度納米材料技術開發開闢廣闊空間。

六、鈦合金在航空發動機葉片的應用

2020年7月，俄羅斯研究者采用一種特殊的變形加工工藝生産了鈦合金航空發動機葉片，相對于普通葉片，其强度提高了20%，壽命增加了2～3倍。特殊的變形加工工藝是在超高壓（最大6吉帕）下變形的方法，其能有效避免葉片延展性下降。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發動機和新型MS-21客機上。

七、新型聚合物複合材料能屏蔽伽馬射綫等電離輻射

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粒子的聚合物複合材料，其以44%三氧化二鉍爲基體，采用紫外固化法，與聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）複合而成，能有效防護伽馬射綫等電離輻射，幷具有高强度、輕質、無毒、低成本等優點，適合應用于人類太空探索、醫學成像和輻射治療等領域中。

八、塊狀金屬玻璃合金可使火星巡視器的夜間操作成爲可能

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，用于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，强度是鋼的2倍，且彈性優异。采用該合金開發的齒輪箱能够在不需要加熱和潤滑劑的情况下，在-173℃的行星表面溫度下工作，進而可使火星巡視器的夜間操作成爲可能，且節省電力。

九、617合金列入《鍋爐和壓力容器規範》

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》，這意味著這種合金可用于擬議的熔鹽堆、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。該合金由鎳、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。

十、熔點4000℃以上高溫陶瓷材料的出現

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，其爲碳酸鉿的一種，化學式爲HfC0.5N0.35，具有21.3吉帕的硬度，可應用于飛機耐高溫部件。