中科院研發(fā)“超級銅箔” 破解材料性能三角難題

　　【CNMO科技消息】4月17日，據(jù)央視新聞報道，中國科學院金屬研究所盧磊研究員團隊在序構(gòu)金屬領(lǐng)域取得關(guān)鍵突破，成功研發(fā)出一種兼具超高強度、高導電率與高熱穩(wěn)定性的“超級銅箔”，一舉打破了長期以來強度、導電、耐熱三者難以兼顧的“不可能三角”。相關(guān)成果于4月17日在國際頂級學術(shù)期刊《科學》上發(fā)表。

　　據(jù)CNMO了解，銅箔是手機芯片、鋰電池等電子產(chǎn)業(yè)的核心基礎(chǔ)材料，被稱為電子產(chǎn)品信號與電力傳輸?shù)摹吧窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)”。然而，傳統(tǒng)銅箔長期面臨一個兩難困境：越結(jié)實耐用，導電性能就越差；想要耐高溫，其他性能又會隨之下降。這一“此消彼長”的規(guī)律無法滿足當下AI算力與高端新能源領(lǐng)域制造的嚴苛需求。

　　中科院金屬所團隊通過一種全新的“梯度序構(gòu)”微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計，在厚度僅10微米、純度為99.91%的銅箔納米晶粒基體上，誘導形成了高密度、平均尺寸僅3納米的納米疇，這些納米疇沿厚度方向呈周期梯度分布，如同布料的經(jīng)緯線一般“交織”在銅箔中，從微觀結(jié)構(gòu)層面破解了性能矛盾。

　　實驗檢測顯示，“超級銅箔”的抗拉強度高達900兆帕，而普通工業(yè)銅箔的抗拉強度僅為300至600兆帕，新材料的強度約為常規(guī)銅箔的兩倍。更令人驚嘆的是，在強度大幅提升的同時，其導電率依然保持在高純銅的90%，與同等強度的傳統(tǒng)銅合金相比，導電能力提升了約兩倍。此外，這種銅箔在普通環(huán)境下放置6個月，性能絲毫不會衰減，熱穩(wěn)定性極為出色。

　　科研人員形象地解釋了這一突破背后的原理：在制造銅箔時，向電鍍液中加入一種微量有機添加劑，銅箔內(nèi)部便會自發(fā)生長出大量3納米大小的“微型鎖扣”。這些鎖扣牢牢卡住銅晶體顆粒之間的縫隙，使強度大幅提升；同時，這些鎖扣與周圍的銅結(jié)合得天衣無縫，電子在材料中運動幾乎不受阻礙，導電性能得以無損保持。