文章核心观点 - 研究团队在金属中发现"负能界面"，实现亚纳米结构合金强化，使材料强度逼近理论极限并显著提升弹性模量 [1] - 该发现突破了过去当孪晶层片厚度低于约10纳米时结构失软化的限制，为下一代高性能金属材料设计开辟新维度 [1] - 相关合金已取得中试成果，有望推动高精密耐磨部件的技术升级 [2] 技术突破与科学发现 - 研究人员利用稳定的低能孪晶界在金属铜中构建纳米孪晶结构，使铜的强度提升10倍以上，并保持高导电性 [1] - 团队通过电化学沉积结合非晶化方法，在Ni-Mo合金中发现过剩能为负的界面，该界面平均尺度为0.7纳米/3—4原子层，比孪晶界面更稳定 [2] - 该研究首次证实界面过剩能可以为负，并在Ni-W等其他材料体系也发现了亚纳米"负能界面"强化效应 [2] 研究背景与历程 - 提高金属强度是材料领域的核心研究目标，将结构细化到纳米尺度形成高密度界面是主要强化途径之一 [1] - 2018年团队发现当纳米金属晶粒小于70纳米时，晶界能量下降，结构稳定性不降反升，颠覆传统认知 [2] - 2020年团队将纯铜晶粒细化至4—5纳米时，发现材料转变为一种名为"受限晶体"的新结构 [2] 行业影响与应用前景 - 极限尺度稳定界面能够改变晶格的原子键合状态，从而大幅度提升材料性能 [1] - 这一发现标志着金属材料的结构调控进入到亚纳米尺度 [1] - 相关成果已在国际期刊《科学》上发表 [1]

核心技术突破 - 在金属中发现"负能界面"，实现亚纳米结构合金强化，使材料强度逼近理论极限并显著提升弹性模量[1] - 极限尺度稳定界面能够改变晶格的原子键合状态，从而大幅度提升性能，为下一代高性能金属材料设计开辟新维度[1] - 通过电化学沉积结合非晶化方法，在Ni-Mo合金中发现过剩能为负的界面，比孪晶界面更稳定[2] 研究背景与挑战 - 提高金属强度是材料领域的核心目标，将结构细化到纳米尺度形成高密度界面是主要强化途径之一[1] - 卢柯研究员团队曾利用稳定低能孪晶界在金属铜中构建纳米孪晶结构，使铜强度提升10倍以上并保持高导电性[1] - 当孪晶层片厚度低于约10纳米时，孪晶结构失稳导致材料软化，结构无法进一步细化，突破尺寸极限成为重大难题[1] 研究历程与发现 - 2018年团队发现当纳米金属晶粒小于70纳米时，晶界能量下降，结构稳定性不降反升，颠覆传统认知[2] - 2020年团队将纯铜晶粒细化至4—5纳米时，发现材料转变为"受限晶体"新结构，晶界呈现三维周期性极小面特征[2] - 最新研究聚焦尺度更小的界面结构，平均0.7纳米/3—4原子层，并在Ni-W等其他材料体系也发现亚纳米"负能界面"强化效应[2] 应用前景与进展 - 相关合金已取得中试成果，有望推动高精密耐磨部件的技术升级[2] - 这一发现标志着金属材料的结构调控进入到亚纳米尺度，相关成果在国际期刊《科学》上发表[1]