中国科学院金属研究所张广平研究员团队近日成功研制具有优异性能的纳米晶Ni/Ni-W层状复合材料，攻克了MEMS（微机电系统）开关芯片核心元件微悬臂梁的性能瓶颈，相关技术已与国内芯片龙头企业实现工艺兼容，完成新型MEMS开关芯片制造技术“从0到1”的关键突破。
MEMS（微机电系统）开关芯片广泛应用于5G/6G通信、航空航天、工业控制及新能源等领域。作为核心元件之一，其微悬臂梁开关不仅需要具备优异的导电性和高强度，还需在实现“开”与“关”状态切换时承受高达10的10次方超高周循环的动态弯曲变形。微悬臂梁材料能否在超高周疲劳载荷下保持高服役可靠性是制造高功率、低功耗高端MEMS开关芯片的关键挑战之一。虽然金及其合金凭借低电阻率和良好的可微加工性被广泛用于微悬臂梁开关，但其较低的拉伸强度和疲劳抗力无法满足超长疲劳寿命的要求。因此，如何发展高性能开关用微悬臂梁金属材料的设计新原理与新技术，已成为业界亟须解决的关键问题之一。
研究团队利用自主研发的微小材料超高周疲劳测试系统，对该纳米金属材料的超高周疲劳性能及损伤机制进行了深入研究。研究发现，该材料在10的9次方超高周动态弯曲疲劳加载下的疲劳耐久性显著优于当前主流MEMS开关材料（金及其合金），与规定的门槛值相比，超长周次疲劳耐久性提升约60%。