该研究从传统建筑中汲取灵感，模仿土楼墙体中“骨架–填充”复合结构，创新性地在金属材料中引入“骨架相”以支撑纳米多孔结构。通过精准设计铜–锰合金的凝固过程，实现微观相分离；随后采用选择性去合金工艺去除易腐蚀相，保留强韧的铜基骨架，构筑出稳定的三维多孔网络。

研究采用激光选区熔化（PBF-LB/M）技术将该理念扩展至复杂格栅结构，实现可打印、可扩展的高强度超材料器件。测试结果显示，该骨架式纳米多孔铜的屈服强度高达200 MPa，比传统同类材料提升近一倍，且比表面积达27.6 m²/g，远超常规金属结构。这一结构–性能的双重突破，得益于冶金凝固调控、界面分离控制与先进制造技术的深度融合。

该成果不仅为纳米多孔金属材料开辟了全新设计范式，也为高性能轻量化器件（如散热器、生物植入体、电化学系统等）提供了可工程化的材料基础。

本研究由顾剑锋教授和Ma Qian教授共同指导，相关成果以《Skeletal High-Strength Nanoporous Copper and Beyond: The Hakka Tulou Design Heritage》为标题发表于Advanced Materials.

本团队长期致力于超材料方向的系统研究，涵盖力学超材料、热学超材料、生物医用超材料及结构–功能一体化材料体系。欢迎对超材料感兴趣的博士、博士后加入合作！

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https://doi.org/10.1002/adma.202503701

表: 不同Mn–Cu前驱体合金在快速凝固下的骨架相与主相成分预测

图：采用PBF-LB/M制备的Mn-42.0 at.% Cu合金经去合金处理后的微观结构

钟豪章博士博士毕业于上海交通大学，并在该校完成博士后研究工作。主持国家公派留学基金、国家自然科学基金青年项目、中国博士后科学基金等多项国家及省部级科研课题。入选“上海市白玉兰人才计划”“浦江人才计划”“超级博士后”“春申金字塔人才计划”等省市级人才项目，并荣获欧盟“Marie Skłodowska-Curie Seal of Excellence”荣誉。长期专注于结构–功能一体化超材料的设计与应用研究，已以第一作者在 Advanced Materials, Materials Today, PNAS Nexus, npj Advanced Manufacturing, Scripta Materialia 等国际权威期刊发表论文15篇，并以第一发明人申请/授权国家专利25项。积极推动科研成果转化，开发的超材料已成功应用于骨科融合器植入体，并获得美国FDA注册认证（K232996）。创办的企业已获评为国家级科技型中小企业与国家级高新技术企业，持续推进基于大模型的超材料设计技术在医疗与散热等领域的产业化落地。

顾剑锋，上海交通大学长聘教授，材料改性与数值模拟研究所所长，上海市激光制造与材料改性重点实验室副主任。长期从事金属材料热处理过程的数值模拟、智能化工艺装备开发及先进合金组织–性能调控等方向的研究。近年来，带领团队系统性开展了面向热学、力学和生物医用等方向的超材料研究，聚焦结构–功能一体化设计及其工程应用。在Advanced Materials、Materials Today、Acta Materialia 等国际主流期刊发表论文250余篇，获国家发明专利50余项、软件著作权5项，研究成果获得国家级、省部级科技奖励5项。其中，“热处理数学模型和计算机模拟的研究与应用”获1999年教育部科技进步一等奖与2000年国家科技进步二等奖，“淬火冷却虚拟生产及智能化工艺装备研究”获2007年教育部技术发明一等奖。

马前教授（Prof. Ma Qian）澳大利亚皇家墨尔本理工大学（RMIT University）杰出教授，长期专注于3D打印与超材料领域研究，是国际材料制造与增材制造方向的重要学者。在 Nature、Nature Communications、Advanced Materials、Materials Today、Acta Materialia 等国际顶级期刊发表多篇高水平论文，谷歌学术 H-index 为78，总引用次数超过30,000次（学术主页）。马前教授曾担任澳大利亚研究理事会（ARC）与新加坡国家研究基金会（NRF）评审专家，2022年荣获澳大利亚材料学会终身成就奖（该奖以“无金奖、唯银奖”的方式表达最高荣誉），同时也是美国材料协会（ASM International）与美国粉末冶金学会（APMI）的会士。FAPMI会士每年全球仅授予不超过两位科学家，代表其在国际粉末冶金领域的卓越影响力。