手机充电爱发热？我国研发“超级铜箔”或将破解这一问题

IT之家 4 月 17 日消息，据央视新闻报道，近日，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，研发出兼具超高强度、高导电率与高热稳定性的新型铜箔，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”，为高端铜箔制造提供了全新技术路线。相关成果 4 月 17 日在国际学术期刊《科学》发表。据介绍，传统铜箔往往越结实耐用，导电就变差；想要耐高温，性能又会下降。无法满足当今 AI 时代算力与高端新能源领域制造的严苛需求。科研团队创新性地采用梯度序构微观设计，在 10 微米厚、纯度为 99.91% 的铜箔中，构建出平均 3 纳米的高密度纳米畴，并沿厚度形成周期梯度分布，从结构上破解了性能矛盾。这款新型铜箔核心指标达到国际领先水平，其抗拉强度高达 900 兆帕，强度大约是普通铜箔的两倍左右；导电率为高纯铜的 90%，比强度相当的传统铜合金导电能力提升约两倍。另外，这种铜箔在普通环境下放置 6 个月，性能不会衰减，稳定性极强。实现这三方面突破，意味着这种铜箔一举攻克了强度、导电、热稳定的“不可能三角”。报道称，未来，“超级铜箔”有望使手机芯片做得更精密、长时间使用不容易发烫；新能源车锂电池也有望做得更薄、更安全、大电流充电损耗会更低。IT之家查询获悉，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的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，值得强调的是，梯度纳米畴铜箔已具备在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，对电子信息产业和新能源产业的发展具有重要战略意义。参考Super-nano domains enable strength-conductivity synergy in copper foils