新闻网讯 近日，我校张联盟院士团队在铜基材料表面钝化领域取得重要进展，相关研究成果以“Anodic Coordination Polymerization for Bilayer Passivation of Copper against Oxidation”为题，发表于学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）。我校材料复合新技术全国重点实验室彭健研究员、章嵩研究员以及华南理工大学赵云教授为共同通讯作者，博士生佘晓萌、杨华岳和张驰助理研究员为共同第一作者，我校为第一完成单位。

铜作为现代电子器件与能源系统的关键基础材料，在人工智能、高性能计算、5G通信等前沿技术快速发展的背景下，其长期稳定性和可靠性愈发受到重视。然而，铜在潮湿、含盐等实际环境中极易发生电化学腐蚀，且其表面难以形成稳定致密的自钝化层。如何在不牺牲优异导电性能的前提下实现对铜的长期、高效防护，已成为该领域长期聚焦的核心科学问题。

针对上述挑战，研究团队创新性地提出了一种阳极氧化诱导的配位聚合策略。在电化学条件下，铜表面发生可控溶解，释放出的铜离子与有机分子1,4-苯二硫醇（BDT）在界面原位发生配位反应，自发生长形成一层致密的纳米级保护膜。结构分析表明，该钝化膜具有独特的双层结构：外层为约5.2nm厚的Cu–BDT配位聚合物层，内层为约1.8nm厚的Cu2S过渡层，二者协同构成厚度约7nm的纳米复合防护体系（如下图）。该结构在成分与密度上呈现梯度分布，有效提升了界面稳定性并抑制了缺陷产生。

该钝化膜在几乎不影响铜基底导电性能的同时，展现出卓越的抗腐蚀能力。在3.5% NaCl溶液中，它可使铜的腐蚀电流密度降低超过三个数量级，腐蚀速率下降约1000倍。在酸性（H₂SO₄）和碱性（NaOH）环境中，防护效率分别提升约130倍和1280倍，表现出优异的环境适应性。机理研究表明，Cu–BDT配位结构中的强Cu–S键赋予了体系优异的化学稳定性与疏水特性，而中间的Cu2S层则作为缓冲界面，有效增强了薄膜与基底之间的结合。第一性原理计算进一步揭示，该钝化层可显著提高腐蚀性物种（如O2和Cl^-）在铜表面的吸附能垒，从而在原子尺度上抑制腐蚀反应的发生。

此外，研究团队还将该方法拓展至卷对卷连续加工体系，成功实现了大面积铜箔的稳定处理，证明该策略具有良好的规模化应用潜力。本研究提出的“电化学诱导配位聚合”策略，为在分子尺度上构建金属防护层提供了全新思路，也为高可靠性电子器件、能源系统，以及面向人工智能时代的极端环境中金属材料的长期稳定运行，提供了重要的技术支撑。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-72231-z

文：彭健；编辑：曹明；审核：胡泳