铜箔作为集成电路互连线与锂电池集流体的核心基材，其性能直接影响AI算力设备及新能源系统的稳定性，兼具“工业神经”与“新能源血液”的双重战略属性。4月17日，记者从中国科学院金属研究所了解到，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。相关研究结果于17日在国际学术期刊《科学》在线发布。
长期以来，铜箔在强度、导电性与热稳定性之间存在此消彼长的困境，形成难以兼得的“不可能三角”。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90%IACS（即国际退火铜标准的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，成功破解了高强度与高导电难以兼得的行业瓶颈。
研究表明，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，又因对电子散射作用微弱而确保了高导电性。值得关注的是，该技术已具备工业条件下的连续化生产能力。该研究为高性能铜箔的制备开辟了全新的设计思路，也将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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