金属合金材料研究重点为迄今尚无法实现的在相同长度和时间尺度上进行耦合实验和计算模拟研究；金属合金材料加工方法和金属合金材料组分创新，以实现下一代高性能轻质合金、超高强度钢和耐火合金材料，金属合金材料以及多功能高级建筑材料系统的设计和制造；理解多相高熵合金材料的固溶效应，并通过开发可靠的实验和计算热力学数据库创建在常规合金中不可能出现的微结构；金属合金材料通过实验和建模进一步理解纳米孪晶材料中的变形机制、分解应力的作用、微观结构演变的过程和机制。
复合金材料和混合材料研究领域方面
复合金材料研究重点为在聚合物树脂基材料和高性能纤维增强材料的成分组成上进行创新，使其具有更强的定制性和多功能性；开发可以快速评估和准确预测复合材料的复杂行为的分析和预测工具、多尺度建模工具套件；加强多维性能增强及梯度/形态关系领域的制造科学研究。钙钛矿合金材料未来的潜在研究方向是基于甲基铵的钙钛矿太阳能电池的稳定性以及有毒元素的替代研究。聚合物/纳米颗粒混合材料和纳米复合金材料未来的研究重点是研究外部场对活性纳米粒子组装过程的影响。研究具有分布式驱动性能的软质和硬质复合材料，这是制备多材料机器人的理想材料。
半导体合金材料及其它电子材料领域
半导体合金材料研究重点为研究开发新材料以满足日益复杂的单片集成器件、功能更强大的微处理器以及充分利用三维布局的芯片的需要，以用于结合存储器和逻辑功能的新设备、能执行机器学习的低能耗架构的设备、能执行与传统计算机逻辑和架构截然不同的算法的设备。半导体合金材料生产器件小型化和超越小型化方面的研究重点是提升极紫外（EUV）光刻的制造能力和薄膜压电材料性能。金属合金材料微机电系统合金材料的沉积技术和成形技术的发展有望实现物联网。下一代信息和能源系统将需要能提供更高功率密度、更高效率和更小占位面积的新型电子合金材料和器件。集成和封装的变化以及场效应晶体管、自旋电子器件和光子器件等新器件的出现，需要研发新合金材料来解决互连中出现的新限制。
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