（来源：谷粉学术）

2025年11月6日，中国科学院金属研究所卢柯院士、李秀艳研究员合作在Science上发表了题为：“Strengthening Ni alloys with nanoscale interfaces of negative excess energy” 的研究成果，研究团队在镍-钼合金中发现并构建了一类“负多余能界面”（negative excess-energy interface, NEI）可让金属强度逼近理论值，弹性模量达到254.5 GPa，远超所有已知镍基合金和金属玻璃。这一发现刷新了人们对金属界面能量和稳定性的传统认知，为设计超高强度金属开辟了全新方向。

Jiongxian Li为论文的第一作者，卢柯院士、李秀艳研究员为论文的通讯作者。

截至目前，卢柯院士已经发表14篇《Science》、1篇《Nature》，是全球金属材料领域当之无愧的领军人物。

开挂的人生，38岁当选院士

卢柯身上有两个绕不开的“标签”，第一个标签就是“超音速”：他16岁上大学，30岁当博导，32岁担任国家重点实验室主任，36岁出任中科院金属研究所所长，38岁当选中国科学院院士，40岁当选德国科学院院士，41岁成为美国《科学》杂志的首位中国评审编辑。53岁任辽宁省人民政府副省长。他的人生就像乘上了超音速飞机，一路都比别人更领先更瞩目。

卢柯院士的另一个标签则是“中国制造”，从本科到博士研究生，卢柯院士一直都在国内接受教育，是地地道道由中国本土培养出来的世界顶级科学家。值得一提的是，卢柯院士是目前为止当选院士年龄最小的一位。

2020年9月6日，未来科学大奖颁奖典礼在北京举行，卢柯院士斩获“物质科学奖”，以表彰其在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。

已发14篇Science+1篇Nature

卢柯院士一直深耕于非晶态金属的晶化动力学及其微观机制，专注于对材料“制备-结构-性能”关系的思考，并取得了一系列成就。

2000年，卢柯院士带领团队发现纳米金属铜的一项“神奇”性能：在室温下，纳米金属铜具有超塑延展性而没有加工硬化效应，研究成果登上《Science》；

2003–2004年，再次在《Science》报道铁表面纳米化与“纳米孪晶”发现；

2011年提出“梯度纳米结构”概念，实现强度与塑性的兼得；

2017–2020年连续揭示纳米晶强化、热稳定性及界面结构新机制；

在金属材料领域，一个长期存在的难题是当晶粒细化到极限时，材料会“反而变软”。这是因为在纳米尺度下，晶界或孪晶界变得极不稳定，会滑动、旋转甚至消失，使金属失去应有的强化效果。如何在极端尺寸下仍保持结构稳定，从而进一步突破强度上限？这是材料科学家几十年来梦寐以求的目标。

在此中国科学院金属研究所卢柯院士、李秀艳研究员合作在镍-钼合金中发现并构建了一类“负多余能界面”（negative excess-energy interface, NEI）。这些界面不仅不会削弱材料，反而能让晶格更稳、更强，其密度可高达每纳米一个，让金属强度逼近理论值，弹性模量达到254.5 GPa，远超所有已知镍基合金和金属玻璃。这一发现刷新了人们对金属界面能量和稳定性的传统认知，为设计超高强度金属开辟了全新方向。相关成果以“Strengthening Ni alloys with nanoscale interfaces of negative excess energy”为题发表在《Science》上。

Science编辑对此评价：通过减小晶粒尺寸来提升金属强度存在局限：纳米晶和纳米孪晶金属的最高强度远低于理论值，这源于晶界与孪晶界的不稳定性。Li等人另辟蹊径，通过调控具有负过剩能的纳米界面来强化镍合金。他们采用密度泛函理论计算发现，ABCABC型与ABAB型堆垛层之间的共格界面具有高度稳定性。

这项工作不仅创造了性能新纪录，更重要的是提出了界面能“可为负”的全新材料设计理念。以往人们将界面视为能量高、易失稳的“缺陷区”，而本研究证明，在特定晶格匹配条件下，界面能可以低于母相，从而成为材料稳定性的源泉。理论计算显示，在镍的其他二元体系中，如Ni–W、Ni–Ta、Ni–Nb、Ni–Mn等，也存在类似的负能界面特征。这意味着通过界面结构调控，有望在更广泛的金属体系中复制这种强化机制。未来，通过控制退火、沉积等工艺，实现可控生成高密度NEI，将使高强度金属的设计从“化学合金化”走向“结构能工程”。

来源：高分子科学前沿、Science等