【科技动态】DARPA推进革命性新材料研发
更多关于“DARPA”的文章，请在回复“神盾”或“DARPA”查阅！
据美国国防高级研究计划局8月14日报道，美国国防高级研究计划局（DARPA）国防科学办公室正积极寻求开发能够潜在促进国家安全的新材料，推动革命性新材料的研发与应用。
DARPA国防科学办公室主任斯蒂芬妮•汤普金斯称，在20世纪60年代末及70年代早期，DARPA国防科学办公室支持首个跨学科材料研究实验室的发展，帮助建立了现代材料科学与工程学科。自此，DARPA国防科学办公室一直通过各类平台支持开展材料科学与工程方面的开创性工作，始终处于材料科学与工程发展的最前沿。当前，材料科学与工程已进入一个全新的发展阶段。人类能够在原子层面设计和制备新型材料，使材料同时具备多种性能，其奇特的性能组合方式很多是人类前所未闻的。
DARPA国防科学办公室开展的材料科学项目
目前，已证实新材料在近原子级层面具有众多独特的、有潜在应用价值的电学、光学及拉伸性能，然而，新型材料一旦被制成毫米级或厘米级的产品或系统后，便会丧失（或很难维持）其纳米尺度的材料特性，因而，新材料在近原子级层面所体现出的独特性能很难被利用，这是新材料发展面临的一个重大挑战。
DARPA国防科学办公室的“从原子到产品”（A2P）项目旨在开发新材料的集成组合方法，使得基于新材料制成的宏观材料、组件和系统仍能保持其纳米尺度特性。此外，“从原子到产品”项目还将致力于降低新型微器件的制造成本。
DARPA“微结构可控材料”（MCMA）项目旨在通过设计材料的微结构以增强材料结构强度，创造新性能。比如，创造出硬如钢、轻如塑料的新材料。该项目将使人类有机会像土木工程师设计摩天大楼或是吊桥一样设计和建造材料，将有助于创造出可同时拥有多种性能的新材料，创造出集互不相容特性于一体的新材料。比如开发出一种既具备快速散热能力又具备可修整性的新材料，既能满足热管理应用的需求，又可应对热膨胀等情况的发生。可以设想，未来使用新型材料建造的车辆自重与油耗可能仅为当前车辆的十分之一。
DARPA国防科学办公室设立了“能量转化材料”（MATRIX）项目，该项目的目标与“从原子到产品”项目类似，旨在使器件级或系统级的新材料仍能具备某些纳米尺度特性。“能量转化材料”项目将开发能够使一种形式的能量转化为另一种能量形式的新型能量转化材料。然而，目前的能量转化材料研究还处于实验室演示验证阶段，极少能够转化为功能器件或系统。“能量转化材料”项目有望缩小现有军事器件、系统的尺寸，减轻其重量。预计将有助于改进能量采集设备、热管理设备及制冷设备，将提高感知、驱动及射频器件的效率。此外，“能量转化材料”项目将鼓励建模、设计、制造等各领域人员加强合作，为材料领域和器件领域的研究人员搭建合作平台。
长久以来，许多新材料的研制是在高温条件下实现的，然而，未来，高压环境有可能开启材料探索与开发的新纪元。DARPA国防科学办公室的“延伸固体”（XSolids）项目旨在研究另一类特殊材料，一类只能在超高压（甚至上万倍大气压）条件下制备和存在的材料。许多材料在超高压条件下会表现出更好的物理、化学及功能特性。通过研究新型“多晶型材料”有望改进从航空航天装备到地面车辆等众多装备所使用的各类半导体电子器件、推进装置及结构性器件的系统性能。XSolids项目还将致力于提升这类材料制备实用性的研究与加工技术。
DARPA国防科学办公室的“材料合成的局部控制” (LoCo)项目，旨在寻求各类军事光学及先进电子设备使用的先进薄膜材料和表面涂层，并提高超薄薄膜的制造精度。柔性电子、诸如脑机接口等生物系统对先进薄膜的性能精确性（包括薄膜的表面迁移率、光透明度及反应能等）有极高的要求。传统的薄膜合成技术与沉积工艺需要在高温条件下完成，从而限制了薄膜技术的军事应用。“材料合成的局部控制”项目旨在发展新型合成策略及工具，在室温或接近室温的温度完成薄膜或涂层的制备。
DARPA国防科学办公室主任斯蒂芬妮•汤普金斯称，DARPA国防科学办公室关于材料科学的项目组合反应出材料科学研究正从宏观转向纳米尺度，从传统的材料加工工艺研究转向原子建构。预示着材料科学发展或将进入“设计师时代”。
（来源：航天防务，微信号：AerospaceDefense）
其他主题系列陆续整理中，敬请期待……