在集成電路與新能源領(lǐng)域，銅箔作為關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，既承擔(dān)著集成電路互連導(dǎo)線的“神經(jīng)脈絡(luò)”功能，又是鋰電池集流體的核心組成部分。隨著人工智能算力需求爆發(fā)式增長和下一代新能源技術(shù)迭代，傳統(tǒng)銅箔在強度、導(dǎo)電性與熱穩(wěn)定性之間的矛盾日益凸顯，成為制約高端電子器件與儲能設(shè)備發(fā)展的技術(shù)瓶頸。

中國科學(xué)院金屬研究所科研團隊通過創(chuàng)新材料設(shè)計策略，成功突破這一技術(shù)困境。研究團隊采用“梯度序構(gòu)”微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，在厚度僅10微米、純度達99.91%的銅箔基體上，通過電解沉積工藝引入微量有機添加劑，誘導(dǎo)形成周期性排列的納米疇結(jié)構(gòu)。這些納米疇沿厚度方向呈現(xiàn)“貧-富”交替分布，平均尺寸控制在3納米量級，構(gòu)建出獨特的三維梯度結(jié)構(gòu)。

實驗數(shù)據(jù)顯示，新型銅箔的拉伸強度達到900兆帕，較傳統(tǒng)銅箔提升近3倍，同時保持90%IACS的高導(dǎo)電率，在同等強度水平的銅合金材料中導(dǎo)電性能提升200%。更引人注目的是，該材料在室溫環(huán)境下放置6個月后，其力學(xué)與電學(xué)性能未出現(xiàn)任何衰減，徹底打破了銅基材料“強度-導(dǎo)電-穩(wěn)定”難以共存的行業(yè)定律。

微觀機制研究表明，這種性能突破源于雙重序構(gòu)效應(yīng)的協(xié)同作用：水平方向均勻分布的納米疇通過抑制局部應(yīng)變集中，增強了材料整體塑性變形能力；垂直方向梯度排列的納米疇則誘導(dǎo)產(chǎn)生超高密度幾何位錯，形成強化機制。特別是當(dāng)納米疇與基體形成半共格界面時，既能有效阻礙晶粒異常長大，又因其對電子散射作用極弱，確保了銅箔的高導(dǎo)電特性。

該研究成果已形成完整的工業(yè)化制備方案，相關(guān)技術(shù)不僅為5G通信、芯片封裝等高端電子領(lǐng)域提供新型互連材料解決方案，也為固態(tài)電池、超導(dǎo)儲能等新能源裝備開發(fā)奠定材料基礎(chǔ)。這種通過微觀結(jié)構(gòu)序構(gòu)實現(xiàn)性能躍升的設(shè)計思路，為開發(fā)新一代結(jié)構(gòu)-功能一體化材料提供了重要范式。