当今电子产品设计和互连解决方案需要更安全，更轻，性能更强大的材料，材料科学经历了一个多世纪的发展，我们目前仍然期待新一代材料的进步和发展。

新一代复合材料

材料科学是电子设计的基础。材料的性能，如电导率、柔韧性、强度和热稳定性，对于决定电子器件的性能至关重要。电子元件新材料的开发在创新、提高性能和效率等方面发挥着重要作用，提升电子产品的安全性，以及减少环境影响。在定制互连开发的环境中，新材料给设计师提供了更多的选择。

材料科学给电子设计的各个方面都带来了进步。具有高介电常数或压电特性的新材料在电容器、传感器和储能解决方案上有更好的应用。柔性、可伸缩材料的发展使下一代电子产品的创新成为可能，如可穿戴产品、柔性显示和医疗植入物等。半导体材料的进步，如硅及其替代品，可以制造出更快、更小的晶体管，从而设计生产更强大、更节能的处理器。此外，具有优越导热性的材料有助于管理高性能电子产品中的热问题，提高可靠性和寿命。随着我们继续进入便携式产品和电子移动性的时代，材料科学对于推进电池技术至关重要，创造出更高能量密度，更快充电时间和更安全电池。

在新的连接器和电缆的开发中，材料科学正在创造高导电、耐用和耐热的材料，提高信号的完整性和寿命。柔性和轻质材料还应用于更具适应性、具有空间效率的电缆，满足现代电子和工业应用的材料科学需求。

我们邀请了Materion（原名Brush Wellman）客户技术服务经理Mike Gedeon，分享了对该领域的新材料科学和材料研究的见解。近一个世纪以来，Materion一直是材料科学的领导者。 Brush 实验室由Charles Brush和Baldwin Sawyer博士于1921年创立。许多初创公司都来自Brush实验室，包括1931年成立的Brush Beryllium 公司，它现在被称为Materion。Materion将于2031年正式庆祝其成立100周年。

Materion公司悠久的历史意味着从一开始就是电子材料创新和发展的重要一员。你的研发团队，以及公司是如何引领变革的？

Mike Gedeon：Materion公司一直专注于为最具挑战性的应用开发最高性能的材料，我们不断展望未来，确保我们的产品符合最新的材料市场和材料技术趋势。我们与客户，以及OEM厂商或分销商的材料设计工程师合作，了解他们目前最大的挑战是什么，以及未来几年他们将会如何发展。我们利用这种客户数据，为我们的创新提供驱动力，并使用先进材料科学开发流程，确保我们开发正确的材料来解决问题。如果没有材料科学的创新，许多新的材料设计就无法向前发展。特别是对于连接器材料，多年来，更高工作温度、更小外形尺寸、更高电压、更大电流，以及其他连接器性能要求，使得连接器设计变得更加具有挑战性。

公平地说，铍铜产品对公司产生了变革性的影响吗？

Mike Gedeon：含铍和含铍的产品是 Materion公司建立的基础，而今天这些材料是我们产品组合中的核心产品。铍材料提供了独特的性能，在极端环境中应用非常可靠。我们继续推动在广泛应用中的材料科学创新和材料技术进步。例如，铍金属和我们的铝－铍复合材料具有特殊的刚度-重量比和强度－重量比。这使它们成为重量至关重要的航空航天组件和太空应用的理想选择。铍对x射线是透明的，被用于医疗和工业x射线设备的窗户。其独特的核特性意味着它正被用于开发更清洁、更安全的核反应堆，用于医疗、裂变和核聚变技术。

铍铜合金具有特殊的强度、导电性和成形性等材料性能，因此它们用于高可靠性连接器、开关和继电器，以及一系列其他应用的组件，如飞机、卫星和航天器、车辆、重型建筑、采矿设备、医疗成像设备如核磁共振成像、工业组件如塑料模具工具、半导体测试设备、电阻焊接设备、石油和天然气钻井组件等。

无线电子产品的兴起激发了一系列组件和功能的新材料的发展。材料公司如何与汽车行业合作，满足这些不断发展的需求？

Mike Gedeon：该公司为电动汽车电池和电气系统开发了新材料，主要注重轻量化和热管理。我们还在为目前的连接器开发材料，支持汽车和飞机的电气化。同时，我们正在生产半导体封装材料，用于支持先进的驾驶辅助系统，以及自动驾驶汽车和飞机所需的传感器。其他材料支持更有效的动力系统，其中一些已被证明具有良好的抗氢脆性，使它们成为氢燃料内燃机的理想选择。

Materion的 Dovetail 复合金属用于锂离子电池电极和将电池连接在一起的母排。

人工智能是如何影响材料科学？

Mike Gedeon：人工智能能够同时监测很多材料科学因素，所以我个人认为人工智能在未来开发新合金材料、优化材料成分、改进制造材料工艺和提高材料性能方面发挥更大的作用。

公司的产品在太空应用上有什么贡献呢？

Mike Gedeon：铍金属的使用可以追溯到最初的太空计划，包括水星、双子座、阿波罗，以及航天飞机等。在火星上，勇气号（Spirit）、机遇号（Opportunity）和毅力号漫游者（Perseverance Rovers ）都使用了我们的铝－铍复合材料。“Perseverance”还采用了Materion电子封装材料，大多数美国火星任务都使用了我们的滤光片。Materion制造了18个铍镜组件，它们组成了詹姆斯·韦伯太空望远镜的主镜，以及望远镜的二级镜和三级镜。我们提供了在望远镜太阳能电池板上的贵金属，并提供包括望远镜的NIRCam在内的几种仪器的滤光片。铌C-103合金和高温铜镍锡合金用于商业火箭。太空工业的未来包括公共和私人太空探索，需要火箭提供越来越多的动力，现有复合材料正接近其技术极限。

Materion生产金属基材的复合材料。（图示：由AlBeMet制成的散热器）

Materion生产金属基材的复合材料。AlBeMet MMC是铍和铝的复合材料，SupremEX MMCs 的特点是在铝合金基体中嵌入碳化硅颗粒。AyontEX材料是由铝合金粉末与硅粉末混合而成的。

什么是金属基材产品？

Mike Gedeon：当你将几种金属熔合在一起时，就会形成合金。合金的关键特点是所有的合金元素都能溶解到基材金属中。可以将不同的材料组合成复合材料。通常是通过将两种或两种以上材料的细粉末混合在一起，然后将它们压实并烧结成固体来实现的。如果复合材料的大部分是金属或金属合金，则它被认为是金属基体复合材料（MMC），而不是陶瓷基体复合材料或塑料基体复合材料。复合材料中的强化颗粒通常为金属、陶瓷、玻璃、石墨等。

《芯片法案》和其他举措已经将重点放在了半导体生产上。 Materion 公司如何参与芯片开发？

Mike Gedeon：Materion 公司生产电子封装材料等。我们专注于高功率半导体器件的热管理。对于支持5G和6G通信的处理器、自动驾驶汽车和那些拥有先进驾驶辅助系统的处理器等方面尤为重要。同时，铍铜的导电性、强度和高耐温性，长期以来使其成为老化和测试探针的首选材料。

增材制造如何适应Materion的研究？

Mike Gedeon：Materion 在其位于俄亥俄州的爱尔摩（Elmore）工厂有一个增材制造实验室。该实验室专注于开发制造工艺研究，以及铍和含铍材料的增材制造等。

还有什么其他趋势正在影响着材料科学？

Mike Gedeon：Materion 的重点是满足无线、物联网和清洁能源应用等新兴技术的复合材料需求。几十年来，我们一直在从事用于制造高可靠性连接器的铍铜合金，包括用于无线连接的同轴连接器，用于海底光纤通信线路的中继器外壳，以及其他重要的连接器。材料公司还在生产用于半导体芯片封装材料，以使处理速度更快速度，以及用于虚拟和增强现实产品的光学材料等。

Materion的合金用于风力涡轮机的衬套和轴承，以及太阳能电池板的连接器。金属铍和氧化铍陶瓷在新型核反应堆中反射和调节中子。材料薄膜涂层被用于太阳能电池和建筑玻璃上。无机化合物和包层材料被用于下一代电池，使电池使用寿命更长，充电更快和安全性提高。