重大技术突破 ！我国科学家在金属中发现“负能界面”

11月12日消息，据媒体报道，辽宁材料实验室与中国科学院金属研究所联合团队近日在金属材料领域取得重大突破，首次在金属中发现“负能界面”，并基于此实现了亚纳米尺度下的合金强化。该技术使材料强度逼近理论极限，同时显著提高了弹性模量，为设计下一代高性能金属材料开辟了新路径。

这一突破标志着金属材料结构调控正式进入亚纳米尺度。研究显示，在极限尺度下形成的稳定界面能够改变晶格中原子的键合状态，从而大幅提升材料综合性能。

提高金属强度是材料科学领域的长期课题，传统上通过将结构细化至纳米尺度、形成高密度界面来实现强化。

过去几十年，全球科研团队持续探索稳定界面结构与相应制备技术，以不断细化金属结构。

此前，卢柯研究员团队曾利用低能孪晶界在铜中制备纳米孪晶结构，使铜的强度提高10倍以上并保持良好导电性。然而，当孪晶层片厚度降至约10纳米以下时，结构失稳导致材料软化，制约了性能进一步提升。

卢柯团队长期致力于金属材料结构调控研究。2018年，他们首次发现当纳米金属晶粒尺寸小于70纳米时，晶界能量不升反降，结构稳定性增强，颠覆了传统认知。

2020年，团队进一步将纯铜晶粒细化至4—5纳米，发现其转变为一种具有三维周期性极小面特征的新型“受限晶体”结构。

在最新研究中，团队聚焦于平均厚度仅0.7纳米（约3—4个原子层）的界面结构，不仅突破了现有材料理论的认知边界，首次证实界面过剩能可为负值，还在Ni-W等其他材料体系中观察到类似的亚纳米“负能界面”强化效应。

目前，相关合金已进入中试阶段，有望推动我国高精密耐磨部件实现技术升级。

本文标签： #金属 #材料