通过构筑纳米多层膜高密度的界面充当吸收缺陷的陷阱，可以有效地降低辐照损伤，而且其周期厚度越小，表现出更强的抗辐照能力。但是，高密度的两相界面存在界面热阻，会严重影响多层膜材料的热传导能力，尤其是随着多层膜周期厚度的不断减小，其热传输性质也会表现出明显的尺寸效应。而且，经过高剂量辐照之后，不可避免地会产生空洞、气泡等缺陷，即使是高热导的材料也会导致其热传输能力大大降低。另外，核材料的力学性质也时刻关乎核反应的安全性，应该在其本身具有高硬度的同时，兼顾优异的抗辐照硬化能力。所以，设计一种新型的抗辐照材料，在本身具有高硬度、高导热性质的前提下，能够在辐照环境中保持力学性质和热学性质稳定，是一个关键的科学问题。

本文利用磁控溅射方法生长钨纳米薄膜结合湿法转移石墨烯制备了钨/石墨烯纳米多层膜涂层。对比相同厚度的多层膜与纯钨纳米薄膜，发现钨/石墨烯纳米多层膜的纳米硬度提升明显，且随着石墨烯界面密度的增大（多层膜周期厚度的减小），整体纳米硬度越高，分子动力学模拟仿真证明了钨中嵌入石墨烯界面可以延缓钨层发生塑性形变，起到了力学增强的作用；另一方面，钨/石墨烯纳米多层膜的法向热导率随界面密度的增大而减小，但是减小的速度逐渐变小；经过氦离子辐照之后，纯钨膜硬度上升明显，而钨/石墨烯纳米多层膜具有十分优异的抗辐照硬化能力；而且钨/石墨烯纳米多层膜在氦离子辐照后，其法向热导率衰减较小（~20%），纯钨膜法向热导率衰减了超过一半。

论文题目为“Enhancing resistance to radiation hardening and radiation thermal conductivity degradation by tungsten/graphene interface engineering”发表在核材料权威期刊《journal of nuclear materials》上，DOI:10.1016/j.jnucmat.2020.152348。

通讯员：司书尧