光明日报沈阳5月20日电 记者李建斌20日从中国科学院金属研究所获悉，该所沈阳材料科学国家研究中心卢磊研究员团队与合作者通过一种全新的梯度序构微观结构设计，成功给铜箔“织入周期纹理”，研发出兼具超高强度、高导电性与优异热稳定性的超级铜箔，攻克了三者难以兼得的“不可能三角”。
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。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瓶颈。
据介绍，此次突破的核心在于一种全新的“梯度序构”微观结构设计。在电解沉积制备过程中，研究人员通过调控微量有机添加剂，在厚度仅10微米的厚铜箔（纯度99.91%）的纳米晶粒基体上，诱导形成了高密度、平均尺寸仅为3纳米的纳米畴。这些纳米畴沿厚度方向呈贫、富交替的周期梯度分布，像布料的经纬线一样“交织”在铜箔中。
实验检测显示，该梯度序构纳米畴铜箔的拉伸强度高达900兆帕，远超常规铜箔的强度极限。同时，其导电率保持在国际退火铜标准的90%，较同等强度的传统铜合金提升约2倍。此外，该材料表现出极佳的热稳定性，室温放置半年后性能无衰减，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”。
据悉，该研究成果已具备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，也为我国电子信息及新能源产业的底层材料升级提供战略支撑。
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