高性能铜合金在先进核能、高速轨道交通、电子芯片、强电磁等领域具有重要的应用。铜合金用作核聚变堆高热负荷部件的热沉材料时，需要同时具备高强度、高热导率、高温稳定及抗辐照等综合性能。然而，铜合金的强度、导热性能和高温稳定性三者之间往往相互制约。例如，通过细化晶粒制备的纳米晶铜的强度得到大幅提高，但其热稳定性差。沉淀强化型铜合金如CuCrZr合金，作为国际热核聚变实验堆（ITER）的主要候选热沉材料，其在室温及中低温度下具有高强度和良好导热性能，但在较高温度下沉淀强化相发生粗化或溶解，导致高温性能显著退化。
针对上述问题，研究人员利用金属钨（W）的高熔点、高热导率以及与Cu不互溶等特性，采用液相合成和低温分段还原技术制备了纳米W颗粒均匀分布的W@Cu核壳结构复合粉体，再结合放电等离子体烧结获得了高强、高热导、高温稳定的纳米结构Cu-W合金。合金中的纳米W颗粒（~7.6 nm）均匀分布在超细晶Cu基体内，有效地提高了材料的强度和高温稳定性，同时晶体内的纳米孪晶界也能够显著提高材料强度。由于合金中的W颗粒非常细小、与Cu基体不互溶，添加少量W（1.8 at%）就可以达到非常好的弥散增强效果，同时减少对导热/导电性能的影响，从而有效克服了铜合金强度-热导率-热稳定性相互制约问题。纳米结构Cu-W合金的室温抗拉强度达709 MPa、热导率为370 Wm-1K-1，在800 高温下仍能够保持晶粒组织稳定，其室温及高温强度、热导率和高温稳定性均显著优于ITER的CuCrZr合金。此外，纳米结构Cu-W合金还具有高导电性（室温电导率85.1% IACS）和优异的抗辐照性能。该工作为高强、高导热/导电、耐热铜合金的研发提供了一种新策略。
固体所博士研究生柯建刚为该论文的第一作者，刘瑞研究员和吴学邦研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家磁约束核聚变能发展研究专项、国家自然科学基金、安徽省自然科学基金和合肥物质院院长基金等项目的支持。
