奖励他开创性的发现和利用纳米孪晶结构及梯度纳米结构以实现铜金属的高强度、高韧性和高导电性。

2020 物质科学奖 获奖人

卢柯
Ke Lu
奖励他开创性的发现和利用纳米孪晶结构及梯度纳米结构以实现铜金属的高强度、高韧性和高导电性。

中国科学院金属研究所


卢柯及其研究团队发现了两种新型纳米结构可以提高铜金属材料的强度,而不损失其良好的塑性和导电性,在金属材料强化原理上取得了重大突破。


提高金属材料的强度一直是材料物理领域中最核心的科学问题之一。通常材料的强化均通过引入各种缺陷以阻碍位错运动来实现,但材料强度提高的同时会丧失塑性和导电性,这导致了材料领域著名的长期未能解决的材料强度与塑性(或导电性)的倒置关系。如何克服这个矛盾,成为国际材料领域几十年以来一个重大科学难题。


卢柯团队发现,在金属铜中引入高密度纳米孪晶界面,可使纯铜的强度提高一个数量级,同时保持良好的拉伸塑性和很高的电导率(与高纯无氧铜相当),获得了超高强度高导电性纳米孪晶铜。这个发现突破了强度-导电性倒置关系并开拓了纳米金属材料一个新的研究方向。纳米孪晶强化原理已经在多种金属、合金、化合物、半导体、陶瓷和金刚石中得到验证和应用,成为具有普适性的材料强化原理。


卢柯团队还发现了金属的梯度纳米结构及其独特的强化机制。梯度纳米结构可有效抑制应变集中,实现应变非局域化,其拉伸塑性优于普通粗晶结构。具有梯度纳米结构的纯铜样品其强度较普通粗晶铜高一倍,同时拉伸塑性不变,也突破了传统强化机制的强度-塑性倒置关系, 被应用在工业界并取得显著经济效益。


卢柯,1965年出生,中国科学院院士,中国科学院金属研究所研究员,沈阳材料科学国家研究中心主任



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