在2025浦江创新论坛主论坛上，辽宁材料实验室主任、中国科学院院士卢柯围绕金属材料研发发表了重要演讲。他指出，材料科学作为典型的交叉学科领域，纳米金属材料的研究应当遵循科学发现与技术创新的“双链”协同发展模式，二者相辅相成才能实现突破性进展。
金属材料自人类文明诞生以来始终占据核心地位，其独特的韧性与强度使其成为抵抗断裂的优质选择。尽管陶瓷材料在强度方面表现更优，塑料材料在成本上更具优势，但金属材料在导电性、导热性、加工性能及循环利用等方面的综合优势，使其在能源、信息技术等战略产业中保持着不可替代的地位。
晶粒结构与晶界网络是决定金属性能的关键因素。研究表明，晶粒数量增加和晶界密度提升可显著增强材料强度，但晶界网络的不稳定性——如受力或受热时易发生结构变化，已成为制约金属材料性能提升的核心障碍。这种特性矛盾使得传统材料研发面临瓶颈。
自20世纪80年代纳米金属概念提出后，经过二十余年研究，部分纳米材料的强度已实现质的飞跃。例如纳米级铝的强度已超越普通钢材。但这类材料同时暴露出两大缺陷：一是塑性不足导致易脆断，二是室温环境下性能快速退化，加热后性能完全消失。这两个问题严重限制了纳米金属的实际应用。
面对技术挑战，全球研究机构在本世纪初普遍选择通过添加合金元素稳定晶粒结构的传统路径。卢柯团队则突破常规，在不改变材料化学成分的前提下，专注于开发新型结构优化工艺。经过二十年持续攻关，该团队相继研发出纳米孪晶结构、梯度纳米结构、纳米层片结构等创新材料体系。
研究团队在晶粒尺寸控制方面取得重大突破。当晶粒尺寸降至50纳米以下时，金属材料出现反常的自发弛豫效应，稳定性不降反升。通过进一步开发低温方向扭转技术，团队成功将晶粒尺寸压缩至10纳米以下，在纯铜多晶体中观测到新型亚稳结构，该结构展现出超常的热稳定性和力学稳定性。
卢柯特别强调，材料研发不能停留在实验室阶段，必须实现科学研究与技术转化的深度融合。工艺创新是推动材料技术产业化的关键环节。目前实验室多项技术已实现工业应用，有效解决了生产实践中的技术难题。
以工业轧辊领域为例，传统镀铬工艺存在严重污染、成本高昂、使用寿命短等问题。实验室将梯度纳米材料应用于铝板轧辊制造，使轧辊使用寿命延长至280天以上，部分产品实现全年免更换，显著提升了生产效率。这种技术革新不仅降低了企业运营成本，更推动了行业绿色转型。
在创新模式方面，卢柯认为单纯依赖“科学发现推动技术进步”的传统路径已难以适应现代材料研发需求。他主张建立科学探索与技术创新的双向驱动机制，通过“双链”协同实现跨越式发展。这种模式已在实验室的多项技术转化中得到验证。
据卢柯透露，实验室近期利用自主开发的非晶晶化技术，成功制备出具有界面强化特性的新型材料。这项突破性成果即将正式发布，预计将为材料科学领域带来新的发展机遇。该技术的产业化应用有望解决多个工业领域的关键材料问题。
