铜导电性出众、导热性能优异且储量丰富，因此被广泛应用于电子设备与能源系统领域。但铜本身易被氧化、遭受腐蚀，在潮湿、富氧、腐蚀介质或高温环境中，其使用性能、规模化应用及长期可靠性都会受到严重影响。为解决这一问题，学界已开发出涂覆化学惰性涂层、构建晶格匹配界面、制备富电子表层等多种传统钝化防护手段，以此抑制铜的氧化与腐蚀。

近年来有研究证实，甲酸类还原剂可促使铜表面发生晶体结构重构，并形成超薄配位层，让铜在大气、盐溶液及碱性环境中具备抗氧化能力。这类技术虽可实现铜材料表面自防护，但难以满足现代电子器件中铜互连结构低温加工的核心要求；同时还会加剧高导电性与环境稳定性之间的矛盾，限制其在新一代电子及能源技术中的实际应用。

上述现存难题表明，行业亟需一种可同时实现低温加工、颗粒间牢固连接与长效表面防护的全新方案。

近期，为攻克铜易氧化腐蚀、无法适配低温制程的技术痛点，中山大学张俊副教授和马里兰大学任申强教授、胡良兵教授以及美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）郑海梅教授团队合作，提出一种分子反应调控策略，可在150℃以下将铜前驱体转化为金属铜，同时在材料表面生成超薄碳质层与亚铜钝化层，同步实现了铜的还原与表面钝化。研究采用邻苯二酚类配体实现铜的还原，既保障铜颗粒在低温下相互熔接，又赋予材料表面钝化防护效果。最终制得的柔性铜材料电阻率低、稳定性极佳：在酸性环境中可稳定使用1000小时，硫化物环境下服役时长超200小时，140℃高温环境下可正常工作240小时以上。

在2026第二届先进铜基材料大会上，张俊作《一种构筑耐腐蚀可打印铜的分子钝化策略》报告。

在该体系中，还原性分子配体介导甲酸铜的原位分解与还原，产生与柔性基底兼容的、具有钝化层的渗流铜网络（图1A）。使用2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP）或二乙二醇丁醚（DEGBE）进行的配位辅助溶剂润湿，能瞬时激活固态甲酸铜，降低其分解温度。与多巴胺（DA）、抗坏血酸（AA）和柠檬酸（CA）等还原性添加剂协同作用，该过程促进了连续铜网络的快速形成（图1A），其结果与在合成气氛围下于600°C烧结的传统铜纳米颗粒相当。溶剂驱动的动力学活化，结合DA介导的氧化聚合、铜配位和低温甲酸铜还原，产生了表面限域的碳质和Cu(I)钝化层。

图1：低温分子钝化法用于铜耐腐蚀导电网络的构建。

从物理冶金学角度来看，电导率主要由烧结过程中通过界面原子扩散形成的颗粒间“颈缩”所决定。该分子辅助过程在异常低的温度下促进了这些事件，能够形成致密的渗流网络，同时与Cu₂O介导的界面化学相辅相成。在低温固化过程中，会形成一个分层的钝化结构，包含外层碳质涂层和内层富含Cu(I)的界面层，该界面层是通过邻苯二酚衍生的配体结合及随后的聚合生成的。这些物质有助于颗粒界面的脱氧，并增强抗氧化和抗腐蚀能力，同时随着铜晶种的融合而逐渐减少，最终形成连续、导电的金属通路。

因此，印刷的铜导体在腐蚀性环境（100 mM HCl和NaOH中超过16小时）中能保持结构完整性和稳定的电阻，而商业铜膜在7小时内就会失效（图1B）。此外，它们在140°C下可保持功能长达240小时，在10 mM Na₂S中可保持超过200小时。由CuOM衍生的印刷纸基器件（图1C）兼具高导电性、机械柔韧性和低温可加工性。更广泛地说，CuOM油墨能够实现低温下形成的导电结构，为强健互连、柔性电子和能源系统提供了一个多功能的平台（图1D）。

图2：铜墨水在空气中热处理过程中的烧结工艺及结构演变。

图3：铜导电网络的微观结构与界面表征。

图4. 基于CuOM油墨制备的钝化铜表面钝化特性及其应用研究。

该技术打破了传统柔性电子与能源领域中，铜材料导电性、耐腐蚀性与加工性能难以兼顾的行业瓶颈。相关研究结果“A molecular pathway to corrosion-resistant printable copper”在《Science》期刊。中山大学张俊、美国劳伦斯伯克利国家实验室张秋波、马里兰大学冯启坤为第一共同作者。

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