科技日報瀋陽11月12日電（記者張蘊）12日，記者從遼寧資料實驗室獲悉，該實驗室與中國科學院金屬研究所聯合研究團隊近日取得重大科技突破。研究人員在金屬中發現“負能介面”，成功實現亞納米結構合金强化，使資料强度逼近理論極限的同時，顯著提升彈性模量。這種極限尺度穩定介面能够改變晶格的原子鍵合狀態，從而大幅度提升效能，為下一代高性能金屬材料的設計開闢了全新維度。這一發現標誌著金屬材料的結構調控進入到亞納米尺度，相關成果近日在國際期刊《科學》上發表。
長期以來，提高金屬强度是資料領域的覈心研究目標。將結構細化到納米尺度形成高密度介面，是金屬的主要强化途徑之一。盧柯研究員帶領團隊，利用穩定的低能孿晶界在金屬銅中構建納米孿晶結構，使銅的强度提升10倍以上，並保持高導電性。然而，當孿晶層片厚度低於約10納米時，孿晶結構失穩導致資料軟化，結構無法進一步細化。囙此，如何突破尺寸極限、持續提升金屬强度，成為一項重大難題。
遼寧資料實驗室黨委副書記、副主任李秀豔在接受科技日報記者專訪時介紹，盧柯研究員團隊長期致力於金屬材料結構調控與效能突破研究。2018年，該團隊首次發現，當納米金屬的晶粒小於70納米時，晶界能量下降，結構穩定性不降反昇，這顛覆了傳統“納米晶粒越小越不穩定”的認知。2020年，團隊進一步探索晶粒尺寸極限，將純銅晶粒細化至4—5納米時，發現資料轉變為一種新結構，晶界呈現三維週期性極小面特徵，將其命名為“受限晶體”。在最新研究中，團隊聚焦尺度更小的介面結構（平均0.7納米/3—4原子層）。
“我們通過電化學沉積結合非晶化方法，發現在Ni-Mo合金中存在一種過剩能為負的介面。這種介面比孿晶介面更加穩定，顯著提升了合金的强度和彈性模量。”李秀豔說，該研究不僅突破了現有資料理論的認知，首次證實介面過剩能可以為負，而且在Ni-W等其他資料體系也發現了亞納米“負能介面”强化效應。相關合金已取得中試成果，有望推動高精密耐磨部件的科技陞級。