本报讯（记者张楠）4月17日，中国科学院金属研究所研究员卢磊团队等在《科学》发表论文，介绍其研发出的一种兼具超高强度、高导电性与高热稳定性的铜箔，为解决铜箔各性能“此消彼长”的难题带来突破。

随着人工智能算力通信与下一代新能源系统对材料性能需求的持续升级，如何破解铜箔在强度与塑性、导电性、热稳定性之间长期存在的“此消彼长”困境，已成为拓展其高端应用的核心课题。

这项研究的核心在于一种全新的“梯度序构”微观结构设计。团队在满足工业化条件的电解沉积制备过程中，通过利用微量有机添加剂，在纯度达99.91%、10微米厚铜箔的纳米晶粒基体上，形成了高密度纳米畴。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。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。同时，该铜箔导电率保持在90%IACS（国际退火铜标准），较同等强度水平的铜合金提升约两倍；室温下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”。

研究者表示，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，梯度分布的纳米畴则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。

该研究不仅为高性能铜箔制备开辟了全新的设计思路，也展现了“基元梯度序构”策略在开发下一代结构-功能一体化材料研发中的巨大潜力。据悉，梯度序构纳米畴铜箔已具备在工业条件下的连续化生产能力，为规模化应用奠定了基础，对电子信息产业和新能源产业发展具有重要战略意义。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/science.aed7758