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] - 该发现标志着金属材料的结构调控进入到亚纳米尺度，为下一代高性能金属材料的设计开辟全新维度 [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] - 团队发现当纳米金属的晶粒小于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] - 将纯铜晶粒细化至4—5纳米时，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] - 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] - 该界面平均尺度为0.7纳米/3—4原子层，是尺度更小的界面结构 [2] - 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亚纳米“负能界面”强化效应 [2] 研究背景与挑战 - 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 [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 [1] - 如何突破尺寸极限、持续提升金属强度成为一项重大难题 [1] 成果与影响 - 相关成果在国际期刊《科学》上发表 [1] - 卢柯研究员团队长期致力于金属材料结构调控与性能突破研究 [2]