太空制造业发展前景 - 太空制造业产值预计到2035年将达到千亿美元规模 [1] - 微重力环境可生产更高纯度光纤、更完美半导体晶体及更有效抗癌药物 [1] - 火箭发射成本持续下降与制造技术进步推动行业加速发展 [1] 太空制造的核心优势 - 微重力与强真空环境可生产地面难以实现的高性能材料 [2] - 太空制造可降低发射成本，减少地球运输完整结构的负担 [2] - 就地取材（如月球土壤、太空碎片）减少对地球补给的依赖 [2] 材料与生物医学突破 - 国际空间站生产的ZBLAN光纤性能远超传统二氧化硅光纤 [3] - 太空制造半导体晶体缺陷率降低85%以上 [3] - 天宫空间站制造出性能优于地球的金属合金 [3] - 太空制造利托那韦晶体可用于艾滋病和新冠治疗 [3] - 微重力环境下3D打印人体器官细胞能保持理想形状 [3] 自主与机器人制造系统 - 自主系统实现太空本地化生产，支撑月球基地与火星任务 [4] - 智能质量监控系统可实时捕捉并修复3D打印缺陷 [4] - NASA自主可重构系统能协作组装大型太空结构 [4] 技术挑战与解决方案 - SpaceX猎鹰9号火箭已大幅降低太空运输成本 [5] - Space Forge与瓦尔达航空工业研发可返回地球的无人太空舱 [5] - 微重力导致熔融金属不均匀凝固、流体形成球状等问题 [5] - 宇宙辐射加速材料老化，需设计耐辐射工具与栖息地 [5]

晶体制备技术突破 - 北京大学刘开辉团队首创"晶格传质—界面生长"晶体制备新范式，显著提高晶体结构的生长速度和均一性 [2] - 新方法能让材料如"顶竹笋"一般生长，一分钟能长50层，已制备出10万层单晶石墨烯和30万层其他二维晶体 [7] - 该方法具有通用性，团队已成功制备氮化硼、硫化钼等9种高质量二维晶体 [7] 晶体应用领域 - 石英晶体用于精准计时，人工晶体用于白内障手术，半导体晶体用于制造晶体管和集成电路 [2] - 高质量单晶石墨的制备有望提升芯片集成度和算力，为新一代电子和光子集成电路提供新材料 [2] - 单晶石墨研究突破有助于我国在该领域争取更大国际话语权，突破"卡脖子"技术 [5] 技术原理与优势 - 新方法通过晶格传输实现界面生长，避免传统表面生长方式的缺陷积累问题 [7] - 原子在金属表面形成第一层晶体后，新原子通过晶格传输进入缝隙顶着上方晶体层生长 [7] - 缺陷不会"遗传"，出现缺陷的层被顶上去不影响下一层生长，保证晶体质量 [7] 研究背景与突破 - 硅材料在2纳米制程后推进难度陡增，寻找替代晶体成为芯片行业趋势 [3] - 团队意外发现单晶镍箔上表面变黑，意识到厚层石墨生长潜力，最终将单晶石墨厚度从1微米提高到35微米 [5] - 制备的厚层单晶石墨具有均匀厚度、超大单晶尺寸、超平整表面和超高热导率等优异特性 [5]