在集成電路與新能源領(lǐng)域，銅箔扮演著至關(guān)重要的角色。作為集成電路互連線的核心導(dǎo)體，它被譽(yù)為“工業(yè)神經(jīng)”；作為鋰電池集流體的關(guān)鍵基材，它又被稱為“新能源血液”。然而，在復(fù)雜的多場耦合服役環(huán)境中，銅箔需同時應(yīng)對力學(xué)載荷、高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱及長期熱穩(wěn)定性的多重挑戰(zhàn)，其性能提升始終面臨瓶頸。

針對這一難題，中國科學(xué)院金屬研究所等機(jī)構(gòu)的研究團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)新設(shè)計，成功開發(fā)出一種兼具超高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性與優(yōu)異熱穩(wěn)定性的新型銅箔。該成果突破了傳統(tǒng)銅箔在強(qiáng)度、導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性之間難以平衡的“不可能三角”，為高端應(yīng)用場景提供了關(guān)鍵材料支撐。

研究團(tuán)隊(duì)以“梯度序構(gòu)”微觀結(jié)構(gòu)為核心，在工業(yè)化電解沉積制備過程中引入微量有機(jī)添加劑，在純度達(dá)99.91%、厚度僅10微米的銅箔基體上，構(gòu)建出高密度納米疇。這些納米疇平均尺寸僅3納米，沿銅箔厚度方向呈周期性“貧、富”交替分布，形成獨(dú)特的納米尺度梯度結(jié)構(gòu)。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，新型銅箔的拉伸強(qiáng)度高達(dá)900兆帕，遠(yuǎn)超常規(guī)銅箔的強(qiáng)度極限；其導(dǎo)電率保持在90%IACS，較同等強(qiáng)度水平的銅合金提升約2倍；在室溫環(huán)境下放置近半年后，性能未出現(xiàn)衰減。這一成果標(biāo)志著銅箔材料在綜合性能上實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

性能提升的奧秘在于納米疇的雙重序構(gòu)效應(yīng)。在水平方向上，均勻分布的納米疇可抑制應(yīng)變局域化，增強(qiáng)材料整體均勻變形能力；在垂直方向上，梯度分布的納米疇誘導(dǎo)產(chǎn)生超高密度幾何必需位錯，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化。尤為關(guān)鍵的是，當(dāng)納米疇與基體形成半共格界面時，既能有效釘扎晶界、抑制晶粒長大，又因其對電子散射作用極弱，確保了銅箔的高導(dǎo)電性。

該研究不僅為高性能銅箔的制備開辟了新路徑，更驗(yàn)證了“基元梯度序構(gòu)”策略在開發(fā)結(jié)構(gòu)-功能一體化材料中的潛力。隨著人工智能算力通信與下一代新能源系統(tǒng)對材料性能要求的持續(xù)提升，這一成果有望推動電子信息產(chǎn)業(yè)與新能源產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級。