作为一种新型的保护性薄膜材料，纳米多层膜已在诸多体系中取得了大于40 GPa超高硬度，在保护性涂层材料领域取得了广泛的应用。纳米多层膜由于超硬效应带来的高硬度以及多层结构带来的性能可裁剪性，使其成为新一代超硬材料的重要研究方向。本研究揭示了纳米多层膜产生超硬效应的材料和结构条件，当调制层厚度小于某一临界厚度时，可与模板层呈共格外延生长，纳米多层膜出现超硬效应。然而，过高的硬度使纳米多层膜在受到较大冲击载荷时容易产生裂纹并引发失效，从而限制了其在工程领域的应用。本研究还阐明了纳米多层膜的晶体形貌和界面结构是实现薄膜良好韧性的关键因素，多层界面导致裂纹偏移增加了断裂能量的消耗，减少了裂纹扩展过程中的裂纹传播路径，从而使纳米多层膜的韧性得到提升。纳米多层膜的强韧化不仅是材料表面工程领域一个关键科学问题，而且也是先进制造业对保护性涂层材料提出的重要工程问题。

纳米多层膜,结构设计,共格界面,强韧化机制,保护性涂层