中科院研发超级铜箔 破解材料性能三角难题

4月17日，据央视新闻报道，中国科学院金属研究所卢磊研究员团队在序构金属领域取得关键突破，成功研发出一种兼具超高强度、高导电率与高热稳定性的“超级铜箔”，一举打破了长期以来强度、导电、耐热三者难以兼顾的“不可能三角”。相关成果于4月17日在国际顶级学术期刊《科学》上发表。

据优装机了解，铜箔是手机芯片、锂电池等电子产业的核心基础材料，被称为电子产品信号与电力传输的“神经网络”。然而，传统铜箔长期面临一个两难困境：越结实耐用，导电性能就越差；想要耐高温，其他性能又会随之下降。这一“此消彼长”的规律无法满足当下AI算力与高端新能源领域制造的严苛需求。

中科院金属所团队通过一种全新的“梯度序构”微观结构设计，在厚度仅10微米、纯度为99.91%的铜箔纳米晶粒基体上，诱导形成了高密度、平均尺寸仅3纳米的纳米畴，这些纳米畴沿厚度方向呈周期梯度分布，如同布料的经纬线一般“交织”在铜箔中，从微观结构层面破解了性能矛盾。

实验检测显示，“超级铜箔”的抗拉强度高达900兆帕，而普通工业铜箔的抗拉强度仅为300至600兆帕，新材料的强度约为常规铜箔的两倍。更令人惊叹的是，在强度大幅提升的同时，其导电率依然保持在高纯铜的90%，与同等强度的传统铜合金相比，导电能力提升了约两倍。此外，这种铜箔在普通环境下放置6个月，性能丝毫不会衰减，热稳定性极为出色。

科研人员形象地解释了这一突破背后的原理：在制造铜箔时，向电镀液中加入一种微量有机添加剂，铜箔内部便会自发生长出大量3纳米大小的“微型锁扣”。这些锁扣牢牢卡住铜晶体颗粒之间的缝隙，使强度大幅提升；同时，这些锁扣与周围的铜结合得天衣无缝，电子在材料中运动几乎不受阻碍，导电性能得以无损保持。