納米晶金屬（平均晶粒尺寸小于100 nm）由于其高的強(qiáng)度和物理化學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于微電子系統(tǒng)、集成微電機(jī)系統(tǒng)、納米器件、光刻機(jī)、表面工程和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。然而隨著晶粒尺寸減小到納米尺度，材料的加工硬化率非常低，導(dǎo)致納米晶金屬拉伸延展性不足，容易出現(xiàn)裂紋和災(zāi)難性的破壞。此外，納米晶界的高能狀態(tài)還會(huì)造成熱穩(wěn)定性低和導(dǎo)電性差的問題。

nc-Cu復(fù)合材料的強(qiáng)化和硬化機(jī)制

　　通過一種或多種元素的合金化方法雖然能夠有效解決納米晶體金屬在熱穩(wěn)定性、加工硬化能力和低延展性方面的問題，但往往伴隨著高成本和導(dǎo)電性的進(jìn)一步降低；另外一種納米復(fù)合材料方法雖然可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和電導(dǎo)率同步提高，然而第二相往往會(huì)沿著GBs聚集或分布，造成局部應(yīng)力集中，出現(xiàn)界面脫粘和過早失效。如何同時(shí)提高金屬材料的強(qiáng)度、延展性以及導(dǎo)電性，消減性能之間的制約，一直以來是金屬材料領(lǐng)域的研究難點(diǎn)。

　　近日，廣東省科學(xué)院新材料研究所材料基因工程團(tuán)隊(duì)聯(lián)合上海交通大學(xué)、美國佐治亞理工學(xué)院、德國凱澤斯勞滕工業(yè)大學(xué)，報(bào)告了一種“納米粒子分散在納米晶粒中”的策略，實(shí)現(xiàn)了均勻高密度的碳納米粒子的粒內(nèi)分散，從而增強(qiáng)金屬復(fù)合材料的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性以及導(dǎo)電性。

　　研究團(tuán)隊(duì)將碳納米顆粒（粒徑為2.6±1.2 nm）引入到納米晶銅（顆粒大小為63±16 nm），這種顆粒內(nèi)的納米分散使納米碳的兩級(jí)硬化機(jī)制成為可能，從而提高強(qiáng)度和延展性。細(xì)致分散的納米顆粒不僅可以放大金屬納米晶粒的強(qiáng)化效果，而且還通過位錯(cuò)-金屬納米晶粒激活了多種硬化機(jī)制，從而使納米晶的高強(qiáng)度、加工硬化和拉伸延展性得到獨(dú)特的組合。此外，這些精細(xì)分散的納米粒子還使金屬納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性大大增強(qiáng)。研究人員還使用同樣的方法來生產(chǎn)具有出色性能的納米鎳復(fù)合材料，強(qiáng)調(diào)了納米分散技術(shù)的普遍適用性，可廣泛用于制造超強(qiáng)度、韌性和穩(wěn)定的金屬納米復(fù)合材料。

　　本項(xiàng)工作的實(shí)驗(yàn)部分由上海交通大學(xué)張荻教授團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)，美國佐治亞理工學(xué)院朱廷教授團(tuán)隊(duì)、省科學(xué)院新材料所材料基因工程團(tuán)隊(duì)張志波高級(jí)工程師和德國凱澤斯勞滕工業(yè)大學(xué)Urbassek教授聯(lián)合開展了材料多尺度計(jì)算工作。

　　研究成果以“A nanodispersion-in-nanograins strategy for ultra-strong, ductile and stable metal nanocomposites”為題發(fā)表于國際著名期刊Nature Communications上，省科學(xué)院新材料所為第三單位團(tuán)隊(duì)，張志波為論文第三作者。

　　（省科學(xué)院新材料研究所/供稿）