科研动态--中国科学院金属研究所

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原子尺度结构转变精准操控的原位电子显微学研究

原子级制造是国家重点布局的未来产业方向之一，原子尺度结构转变的精准操控与实时观测属于原子级制造领域的基础科学问题。近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家实验室联合松山湖材料实验室研究团队，在该领域取得重要突破。以透射电子显微学方法为主，他们利用扫描透射高能电子束，不仅实时捕捉到KTaO₃晶体中Ta原子的动态运动，更成功诱导其结构精准转变为钨青铜K₆Ta₁₀.₈O₃₀，揭示了转变的关键调控参数。成果以“In-Situ Observation of Atom Motion and Manipulation of Structural Transformation”为题发表于《Advan...

2025-11-18
闪速退火新策略实现晶圆级弛豫反铁电储能薄膜电容器

电介质储能电容器凭借高功率密度、超快充放电速度和长循环寿命等优势，被广泛应用于脉冲激光器、新能源汽车等高功率电子设备。然而，如何在维持高储能密度与效率的同时，进一步提升其温度稳定性，仍然是当前面临的关键挑战。目前，主流策略是通过多相复合、化学掺杂或缺陷工程等方法引入纳米畴结构，旨在诱导弛豫铁电或弛豫反铁电特性以优化储能性能。但这类方法的工艺通常较为复杂，制约了高性能电介质储能薄膜的大规模制备。　　针对上述挑战，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心胡卫进研究员团队创新性地提出利用超快结晶...

2025-11-14
金属所在高功率MEMS开关芯片超长寿命材料领域获重要进展

MEMS（微机电系统）开关芯片广泛应用于5G/6G通信、航空航天、工业控制及新能源等领域。作为核心元件之一，其微悬臂梁开关不仅需要具备优异的导电性和高强度，还需在实现“开”与“关”状态切换时承受高达1010次超高周循环的动态弯曲变形。微悬臂梁材料能否在超高周疲劳载荷下保持高服役可靠性是制造高功率、低功耗高端MEMS开关芯片的关键挑战之一。虽然金及其合金凭借低电阻率和良好的可微加工性被广泛用于微悬臂梁开关，但其较低的拉伸强度和疲劳抗力无法满足超长疲劳寿命的要求。因此，如何发展高性能开关用微悬臂梁金属材料的设计...

2025-11-13
金属所学者发现金属中的“负能界面”，极限纳米金属再获突破性进展

金属材料的强化是材料科学的核心问题。细化晶粒是一种提高材料强度的有效方式，大量晶界阻碍位错运动，强度显著提升。孪晶强化作为另一种重要策略，通过低能共格界面有效阻碍位错运动，已在金属、半导体及陶瓷中得到验证。然而，当这些结构的尺寸降至 10-15 nm时，晶界滑移、迁移等行为主导塑性变形过程，孪晶界在应力或温度作用下易退孪生，导致材料出现“尺寸软化”。突破这一瓶颈，进一步提升金属材料强度接近理论极限，亟需发展新的强化策略。　　在中国科学院战略性先导专项和国家自然科学基金杰出青年基金等项目资助下，中国科学院...

2025-11-10
金属所发现高熵合金“回火脆性”与“韧-脆-韧”转变机制

金属材料的“脆性”是工程应用的“大敌”。在钢铁、高温合金、铝合金等传统材料中，不合理的热处理往往诱发材料脆化，如回火脆性和中温时效脆性，其典型特征是在狭窄温区内韧性显著下降，严重威胁工程结构的安全服役。　　传统合金的中温（回火）脆性研究已持续百年，其机制主要归因于晶界弱化。经典理论认为，杂质元素（如S、Bi、P、As等）在晶界偏聚，以及粗大晶界析出相的形成，显著降低了晶界内聚力，使晶界成为裂纹萌生与扩展的“薄弱环节”。　　近年来，高熵合金（多主元合金）因其独特的成分和性能备受关注。一个重要问题是，其复杂...

2025-11-05
第二代高温超导带材用金属基带国产化取得突破

随着全球可控核聚变技术的快速突破，商业化进程逐渐加速，可控核聚变已经被国家列为重点发展领域。第二代高温超导带材（REBCO）被视为可控核聚变中“超级磁体”的核心材料，其技术突破直接决定了能否制造出约束上亿度等离子体的超强磁场。我国二代高温超导材料的制备和应用居国际前列，但高温超导带材用金属基带长期依赖进口，近年来国内虽有生产，所采用的是进口的冷轧卷材进行后续加工，不仅价格昂贵，而且供货时间难以保证。金属基带作为缓冲层和超导层生长的衬底，其作用如同盖房时打下的地基——缓冲层和超导材料需要一层一层地...

2025-10-28

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