手机快充发烫、新能源汽车快充受限，核心原因都与铜箔相关。作为集成电路和锂电池的关键材料，铜箔需同时满足高强度、高导电、高热稳定三大要求，这三者长期存在“顾此失彼”的“不可能三角”难题。近日，中科院金属所卢磊研究员团队联合合作者，成功研发出兼具三大优势的“超级铜箔”，其室温放置半年性能无衰减，相关成果于2026年4月16日登上《Science》。
不掺合金，靠“织结构”破解百年困局
传统铜箔升级常采用掺合金或冷加工细晶两种思路，以此提升强度。
但这两种方法均有缺陷：掺合金会大幅降低导电率，冷加工细晶则会导致纳米晶粒易长大、强度快速衰减，无法实用。
卢磊团队跳出传统思维，通过全新“梯度序构”微观结构设计，而非改变铜箔成分，破解了这一难题。
制备时采用工业级直流电沉积系统，无需改造现有生产线，仅在电镀液中添加微量有机添加剂，即可实现特殊结构的原位生长。
最终制成厚度10微米、纯度99.91%的铜箔，其纳米晶粒基体上原位生长出平均3纳米的超纳米畴，且沿厚度方向呈梯度交替分布。
梯度纳米畴铜箔的微观结构
为观测该纳米级结构，团队借助扫描电子显微镜（SEM）确认梯度结构均匀性，通过电子背散射衍射（EBSD）分析晶粒取向，最终用高分辨透射电子显微镜（HRTEM）观测到超纳米畴及界面特征。
三项全能，彻底打破 “不可能三角”
研究团队通过专业仪器测试，验证了“超级铜箔”的全能性能：
力学性能上，电子万能材料试验机测试显示，其抗拉强度达900兆帕，是普通纳米晶铜箔的1.4倍以上，10微米厚度仍保持3%延伸率，满足工业加工需求。
导电性能方面，涡流导电仪测得其导电率稳定在90% IACS，是同等强度传统铜合金的2倍，电子传输阻碍小、发热少。
热稳定性尤为突出，高温退火炉模拟测试及室温180天放置后，其性能与微观结构无任何衰减，而传统纳米晶铜箔室温24小时强度便减半。
核心机制的是3纳米超纳米畴：水平方向均匀分布避免应力集中，垂直方向梯度分布提升强度，半共格界面兼顾热稳定性与导电性，完美破解性能矛盾。
量产便捷，落地性极强
该技术兼容现有电解沉积工艺，微调生产线参数和添加剂即可量产，无需新建工厂。
其应用前景广阔：可用于芯片互连线、封装基板，提升芯片性能；也可作为锂电池负极集流体，提升续航与快充安全性。
• 芯片领域：优化芯片尺寸与算力，减少运行发热；
• 锂电领域：提升电池能量密度，降低快充发热风险。
中科院团队的原创突破，不仅破解材料性能困局，更给芯片、锂电等万亿赛道带来升级可能，彰显中国基础研究实力。
未来，该铜箔有望改善手机快充、汽车续航等民生场景，让基础研究惠及生活。
