哈工大材料学院胡平安教授团队在大尺寸高指数晶面单晶金属可控制备方面取得重要进展

哈工大全媒体（刘培香 田雨晴/文）近日，我校材料学院特种陶瓷研究所胡平安教授团队在大尺寸高指数晶面单晶金属制备领域取得重要进展。相关成果以《预应变诱导制备大尺寸高指数晶面单晶镍箔》（Prestrain Guided Yield of Large Single-Crystal Nickel Foils with High-Index Facets）为题发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。

具有高指数晶面的单晶金属箔的制备在基础研究中具有重要的科学意义和巨大的应用潜力。高指数晶面表面具有丰富的原子排列结构，可以为高质量范德华薄膜材料的外延生长以及电化学还原催化方面的应用提供强有力的支持。例如，高质量的新型二维材料单晶薄膜以及单一取向纳米带材料的外延生长能够通过高指数晶面单晶金属箔衬底得以实现。然而由于高指数晶面具有高表面能，在热力学以及动力学上并不能优先形成，因此具有高指数晶面的大尺寸单晶金属箔的可控制备仍然是一个巨大的挑战。

针对这一难题，胡平安教授团队发展了一种预应变工程调控技术，通过引入应变能改变了低指数晶面在热力学上形成的绝对优势，可以调节应变能大小，高效可控制备出一系列具有高指数晶面（单晶面）的单晶箔，最大的单晶镍箔尺寸超过5x8cm2，通过热力学理论分析以及分子动力学模拟解释了预应变调控高指数晶面的内在机理。该预应变工程调控技术具有一定的普适性，可以推广至其它单晶金属箔材料的制备。此外，研究团队还在单晶Ni(012)箔上制备出高质量的石墨薄膜，在热管理领域具有巨大的应用潜力。

哈工大为论文唯一通讯单位，胡平安教授为论文通讯作者，材料学院博士生苏震为论文第一作者。航天学院荆宇航教授、材料学院李兴冀教授参与了分子动力学模拟相关的研究工作，材料学院张雁祥教授对本工作的热力学理论分析提供了帮助。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202400248

预应变诱导制备大尺寸高指数晶面单晶镍箔示意图及实物图