近日，辽宁材料实验室与中国科学院金属研究所联合研究团队在金属材料强化领域取得重大突破，首次发现金属中存在“负能界面”，使金属材料结构调控进入亚纳米尺度，可将金属材料强度提升至接近理论极限。相关成果日前正式发表在国际顶级学术期刊《科学》周刊上。

提高金属强度是长期以来材料领域的核心研究目标，通过结构细化到纳米尺度形成高密度界面是金属的一种主要强化途径。几十年来，世界各国一直致力于探索稳定的界面结构，发展制备技术，持续细化金属结构。2004年，我国科研团队利用稳定的低能孪晶界在金属铜中获得纳米孪晶结构，使铜的强度提升10倍以上并保持高导电性，近年来在各类合金、半导体和陶瓷材料中均实现了纳米孪晶强化。

近期，辽宁材料实验室与中国科学院金属研究所联合研究团队发现，金属中存在一种比孪晶界更稳定的界面——“负能界面”。研究人员在含有Mo的Ni过饱和固溶体合金中发现，面心立方与密排六方晶格之间的共格界面具有负过剩能，比孪晶界能量更低，可以获得极高的界面密度，达到材料中的界面密度极限。专家介绍，极高密度“负能界面”具有本征稳定性，可有效阻碍位错及界面运动，完全抑制材料的塑性变形，从而将材料强度提升至接近理论极限。不同于传统金属强化方法通常会导致弹性模量的下降，“负能界面”在提高强度的同时显著提升材料的弹性模量。这种“负能界面”强化机制适用于多种合金体系。

这一重要发现标志着金属材料的结构调控进入亚纳米尺度，这种极限尺度稳定界面能够改变晶格的原子键合状态，从而大幅度提升性能，为下一代高性能金属材料的设计开辟了全新的维度。未来在航空航天、高端装备制造、微电子等领域具有广阔应用前景，将推动相关产业向更高强度、更优性能的材料需求突破。