八、新型二维超薄超晶格材料革新传统光电超晶格构造概念

传统超晶格通常只能由具有高度相似晶格对称性的材料制成，材料之间具有相似的电子结构。2018年3月，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）的研究人员开发了一种由超薄二维薄片交替层组成，厚度仅有一个或几个原子厚的新型人造“超晶格”。研究人员使用“电化学插层”的方法创建单层原子晶体分子超晶格，在创建过程中施加负电压，将负电荷电子注入到二维材料中，随后将正电荷的铵分子吸引到原子层之间，铵分子会自动组装成有序晶体结构中的新层，从而形成超晶格。与目前用于创建二维超晶格的常规分层组装或生长方法相比，这种新方法很容易产生具有数十、数百甚至数千个交替层的超晶格，生产过程速度更快，效率更高。这对于制造耗能更少、更快速的晶体管或高效发光器件具有重要意义。

图8 新超晶格其交替层被不同分子形状、尺寸的二维原子晶片隔开

九、原子级二维镓大幅提高半导体器件效率

镓金属熔点低，与石墨烯和许多其他2D结构相反，不能使用气相沉积方法来生长。此外，镓层之间的化学键很强也具有快速氧化的倾向，无法使用胶带机械剥离出单层镓合金。2018年3月，美国莱斯大学和印度班加罗尔科学研究所用热替代力，制备出原子级别二维镓。研究人员通过将镓加热到29.7℃，然后将镓滴到玻璃上，当液滴冷却下来的时候，再用一块扁平的二氧化硅压在上面，提取几层镓单原子层，成功地将镓单原子层剥离到其他基底上，包括氮化镓、砷化镓、硅酮和镍。二维镓与硅等半导体具有亲和力，可在二维电子设备中产生高效的金属接触，特殊的镓单原子层基底组合具有不同的电子特性，并且这些特性可以被应用与不同的半导体器件。这种制备二维镓的方法同样也适用于其他低熔点的金属和化合物。

图9 单层镓结构示意图

十、新型高强高模MX系列碳纤维较MJ系列强度提升30%

碳纤维的高拉伸强度与高拉伸模量不可兼得，是当前碳纤维研制难点。2018年11月，日本东丽公司通过严格控制纳米级石墨晶体结构，进一步将碳纤维强度和拉伸模量并行提高到最大限度，开发出新型的TORAYCA? MX系列碳纤维，同时具有高拉伸强度和拉伸模量，这种碳纤维将开辟其新的产品系列。在新推出的TORAYCA?MX系列中，首个碳纤维M40X的抗拉强度较M40J提高了约30％，同时保持与其相当的拉伸模量。东丽公司还将推出含有TORAYCA?MX系列碳纤维的预浸料，鉴于预浸料可以保持理想的刚度设计，同时保持强度，这种新碳纤维系列将有助于减轻航空航天复合材料部件的重量。

图10 东丽新型高模碳纤维MX系列较MJ系列强度大幅提高

（中国航空工业发展研究中心  黄培生，刘代军，胡燕萍，陈济桁等）

2019年1月2日

本篇供稿：系统工程研究所 运营：李沅栩