在集成電路與新能源領域，銅箔作為關鍵基礎材料，既承擔著集成電路互連導線的“神經脈絡”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式增長和下一代新能源技術迭代，傳統銅箔在強度、導電性與熱穩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備發展的技術瓶頸。
中國科學院金屬研究所科研團隊通過創新材料設計策略，成功突破這一技術困境。研究團隊采用“梯度序構”微觀結構設計理念，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，誘導形成周期性排列的納米疇結構。這些納米疇沿厚度方向呈現“貧-富”交替分布，平均尺寸控制在3納米量級，構建出獨特的三維梯度結構。
實驗數據顯示，新型銅箔的拉伸強度達到900兆帕，較傳統銅箔提升近3倍，同時保持90%IACS的高導電率，在同等強度水平的銅合金材料中導電性能提升200%。更引人注目的是，該材料在室溫環境下放置6個月后，其力學與電學性能未出現任何衰減，徹底打破了銅基材料“強度-導電-穩定”難以共存的行業定律。
微觀機制研究表明，這種性能突破源于雙重序構效應的協同作用：水平方向均勻分布的納米疇通過抑制局部應變集中，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產生超高密度幾何位錯，形成強化機制。特別是當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，確保了銅箔的高導電特性。
該研究成果已形成完整的工業化制備方案，相關技術不僅為5G通信、芯片封裝等高端電子領域提供新型互連材料解決方案，也為固態電池、超導儲能等新能源裝備開發奠定材料基礎。這種通過微觀結構序構實現性能躍升的設計思路，為開發新一代結構-功能一體化材料提供了重要范式。
