□项目负责人 卢柯

“纳米材料”马普伙伴组成立于1999年4月，是中科院与德国马普学会为促进双方学术交流会作而成立的最早的马普伙伴组之一。小组设于中科院金属研究所，组长为卢柯博士(中国科学院金属研究所)，合作伙伴为德国马普金属研究所(斯图加特)。研究内容包括纳米材料的制备科学、结构性能关系、结构稳定性等，涉及材料实验技术和计算模拟等。

卢柯博士与德国马普金属所的合作始于1991年。1991年9月至1993年4月间卢柯博士在中科院—马普学会合作交流协议的资助前往德国Stuttgart在马普金属研究所开展合作研究，合作者为Predel教授和R·Lück博士，主要开展非晶态合金向纳米晶体转变的相变动力学和热力学过程研究。合作研究纳米晶体形成动力学方面取得一些重要进展，发表论文数篇。1993年4月卢柯博士回国后在中科院金属研究所组建了关于纳米金属材料的研究组，并延续与马普金属所的合作研究内容。1994年8月R·Lück博士来华在沈阳开展合作研究，为期一个月。1994年9月至1995年2月，卢柯博士再次访问马普金属所，与德国科学家继续开展同一领域的合作研究。通过双方学者多次互访和开展实质性的合作科研工作，双方建立了相互信任的长期合作关系，在随后的几年中(1995~1998)，卢柯博士研究组又派多名青年科研骨干和博士研究生赴德开展合作研究工作，同时，双方通过互联网及短期学术交流进一步深化研究工作，几年中双方共同发表论文20余篇，双方分别多次应邀在国际学术会议上做邀请报告。在过去实质性合作研究的基础上1998年底中德国双方讨论建立马普伙伴组。

马普所合作伙伴研究小组近年来开展的科研工作主要包括三方面内容：

纳米晶金属材料的力学性能

研究工作主要集中在超高强度高导电性纳米孪晶纯铜以及超细纳米晶铜基合金的制备及力学性能的研究上。其中超高强度高导电性纳米孪晶纯铜的研究近期有了突破性进展。众所周知，常规金属材料的强度和导电性往往不可兼得，纯金属(如铜、银等)具有很高的导电率，但其强度很低(均小于100MPa)。 但用来强化金属的方法又往往会以牺牲部分导电性为代价，因为这些强化方法本质上是在材料中引入了大量缺陷，包括晶界及位错等，而这些缺陷会明显增大对电子的散射，从而降低材料的导电性能。我们利用脉冲电解沉积技术制备出具有高密度纳米尺寸孪晶的纯铜样品，这种样品利用孪晶界作为强化相来提高纯铜的强度，而孪晶界这种共格晶界对电子的散射能力极小，因而不会导致导电性能的明显下降。研究表明，这种纳米孪晶铜的拉伸强度高达1068MPa，是普通纯铜的十倍以上，而室温导电率与无氧高导铜相当(97%IACS)。美国Science杂志最近报道了此项工作。

金属材料的表面纳米化技术

利用表面机械研磨方法，在材料表面形成具有纳米结构的硬化层，从而使材料的硬度及耐磨性得到提高。更为重要的是，这种新技术已在改进传统材料加工工艺方面找到了有趣的应用。例如，经表面研磨处理后，纯铁的氮化温度从550°C下降至300°C。这项工作2003年发表在的Science上，表明其技术上的重要性不仅在于改进传统加工工艺上，还在于提供了选择性表面反应的新方法。

纳米金属的预熔化及过热

利用叠层轧制的方法制备出铅的薄膜样品，并利用计算模拟技术研究了过热晶体熔化机制。描述了晶体过热及其熔化过程，提供了过热晶体熔化的完整图像，大大深化了人们对晶格热稳定性的认识。此项工作2001年发表在Phys. Rev. Lett.上。