8月25日消息，一篇提交至arXiv的研究（编号2608.24607）由奥地利蒙特大学（Montanuniversität Leoben）Paul Heinz Mayrhofer团队联合中山大学Qimin Wang、瑞典林雪平大学等机构完成，通过界面控制的缺陷工程同步提升TiN/TaN超晶格涂层的硬度与断裂韧性——这一对传统上相互制约的性能指标。

硬质防护涂层的硬度与韧性通常此消彼长。研究团队以第一性原理预测为指引（识别出TaN基层比TiN更耐损伤），设计了双层周期6nm的共格TiN/TaN超晶格，采用反应磁控溅射制备，并分别以碳、硼或硅进行界面掺杂。结构与化学分析显示涂层为共格fcc架构、界面清晰；Si优先偏析于界面并同时进入TiN与TaN层，而C与B则主要扩散进入TaN层，修饰共格应变、键合与缺陷组态。

性能结果显著：硬度从未掺杂超晶格的34GPa提升至Si掺杂架构的41GPa；断裂韧性则从2.8提升至B掺杂超晶格的4.0 MPa·m^0.5，实现硬度与韧性的同步改善。第一性原理计算进一步揭示，空位稳定的TaxNy相增强了弹性顺应性，是韧化效应的微观根源。

此类氮化物超晶格涂层面向切削刀具、成型模具与耐磨零件的工业应用。该研究表明，在原子尺度精确调控界面化学与缺陷（而非单纯追求致密无缺陷结构）可以打破硬度-韧性的传统权衡，为新一代耐磨涂层设计提供了“缺陷作为功能单元”的思路。 （来源：arXiv）