重大技術突破 ！我國科學家在金屬中發現「負能界面」

11月12日消息，據媒體報道，遼寧材料實驗室與中國科學院金屬研究所聯合團隊近日在金屬材料領域取得重大突破，首次在金屬中發現「負能界面」，並基於此實現了亞納米尺度下的合金強化。該技術使材料強度逼近理論極限，同時顯著提高了彈性模量，為設計下一代高性能金屬材料開闢了新路徑。

這一突破標誌著金屬材料結構調控正式進入亞納米尺度。研究顯示，在極限尺度下形成的穩定界面能夠改變晶格中原子的鍵合狀態，從而大幅提升材料綜合性能。

提高金屬強度是材料科學領域的長期課題，傳統上通過將結構細化至納米尺度、形成高密度界面來實現強化。

過去幾十年，全球科研團隊持續探索穩定界面結構與相應製備技術，以不斷細化金屬結構。

此前，盧柯研究員團隊曾利用低能孿晶界在銅中製備納米孿晶結構，使銅的強度提高10倍以上並保持良好導電性。然而，當孿晶層片厚度降至約10納米以下時，結構失穩導致材料軟化，制約了性能進一步提升。

盧柯團隊長期致力於金屬材料結構調控研究。2018年，他們首次發現當納米金屬晶粒尺寸小於70納米時，晶界能量不升反降，結構穩定性增強，顛覆了傳統認知。

2020年，團隊進一步將純銅晶粒細化至4—5納米，發現其轉變為一種具有三維周期性極小面特徵的新型「受限晶體」結構。

在最新研究中，團隊聚焦於平均厚度僅0.7納米（約3—4個原子層）的界面結構，不僅突破了現有材料理論的認知邊界，首次證實界面過剩能可為負值，還在Ni-W等其他材料體系中觀察到類似的亞納米「負能界面」強化效應。

目前，相關合金已進入中試階段，有望推動我國高精密耐磨部件實現技術升級。