我国研制出兼具超高强度与高导电性的耐热铜箔

中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心卢磊研究员团队成功研发出一种兼具超高强度、高导电性与优异热稳定性的“超级铜箔”,相关成果于北京时间4月17日在国际学术期刊《科学》在线发表。

铜箔是集成电路互连线的关键导体与锂电池集流体的核心基材,但其强度、导电性与热稳定性长期存在相互制约关系:强度提升往往导致导电性下降,导电性改善又易削弱热稳定性。随着AI算力及下一代新能源系统对材料性能要求持续提高,该瓶颈日益突出。

该突破基于一种“梯度序构”微观结构设计。研究团队在工业化电解沉积制备过程中引入微量有机添加剂,在厚度为10微米的超薄铜箔内部原位生成大量尺寸约3纳米的高密度纳米畴;这些纳米畴沿厚度方向呈规律性疏密交替分布,形成梯度序构。

新研制铜箔拉伸强度达900兆帕,显著突破常规铜箔强度极限;同等强度下导电率较现有铜合金提升约2倍;室温放置近半年后各项性能无衰减,实现了强度、导电性与热稳定性的协同提升。

该研究为高性能铜箔提供了全新材料设计路径,验证了梯度序构策略在“结构-功能”一体化材料开发中的可行性。目前,梯度纳米畴铜箔已实现工业条件下的连续化制备,具备规模化应用基础,有望支撑电子信息与新能源产业发展。

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