超高强度、高导电性、优异热稳定性“超级铜箔”问世

外汇
19小时以前
9

（来源：沈阳日报）

转自：沈阳日报

　　本报讯（沈阳日报、沈报全媒体记者岳雨）4月17日，中国科学院金属研究所在《科学》在线发表重磅科研成果，该所卢磊研究员团队与合作者集智攻坚，研制出一种兼具超高强度、高导电性与优异热稳定性的“超级铜箔”，成功破解了铜箔在强度与塑性、导电性、热稳定性之间长期存在的“此消彼长”困境，打破了铜箔拓展高端应用的核心瓶颈。

　　铜箔作为集成电路互连线的关键导体与锂电池集流体的核心基材，兼具“工业神经”与“新能源血液”的双重战略属性。在多场耦合服役环境下，它不仅要承受复杂的力学载荷，还需同时满足高导电、高导热与长期热稳定性的严苛要求。随着AI算力、通信与下一代新能源系统对材料性能需求的持续提升，打破铜箔材料的性能壁垒、实现多性能协同提升，成为当前材料科学与工程领域亟须突破的关键课题。

　　科研人员介绍，这项突破的核心在于一种全新的“梯度序构”微观结构设计。科研团队在满足工业化条件的电解沉积制备过程中，通过巧妙地利用微量有机添加剂，在10微米厚铜箔（纯度99.91%）的纳米晶粒基体上，形成了高密度纳米畴（微小区域）。这些纳米畴平均尺寸仅为3纳米，沿铜箔厚度方向呈“贫、富”交替周期分布的纳米尺度梯度序构。通过制备而形成的梯度序构纳米畴铜箔的拉伸强度高达900兆帕，突破了常规铜箔的强度极限；导电率保持在90%IACS，较同等强度水平的铜合金提升约2倍；室温放置近半年后性能无衰减，成功攻克了强度、导电性和热稳定性难以兼得的“不可能三角”。

　　科研人员表示，“超级铜箔”优异性能的协同提升源于纳米畴在“晶粒间和晶粒内”的双重序构效应。水平方向上，晶粒间均匀分布的纳米畴能有效抑制应变局域化，提升材料的整体均匀变形能力。垂直方向上，梯度分布的纳米畴诱导产生超高密度的几何必需位错，实现显著强化。尤其是超高密度、极小尺寸的纳米畴与基体呈半共格界面，既能有效钉扎晶界，抑制晶粒长大，又因其对电子的散射作用极弱，确保铜箔的高导电性。

　　金属所科研团队的这项重大突破性成果不仅为高性能铜箔的制备开辟了全新的设计思路，更展现了“基元梯度序构”策略在开发下一代结构材料即功能一体化材料中的巨大潜力。目前，梯度纳米畴铜箔已具备在工业条件下的连续化生产能力，为其规模化应用奠定了基础，将对电子信息产业和新能源产业的发展具有重要战略意义。