TUhjnbcbe - 2021/2/9 0:49:00
导读：本文提出了一种晶界（GB）工程方法来实现金属纳米晶体塑性可逆性。利用先进表征手段证明，具有可控取向差定制设计的低角度GBs可以通过GB迁移赋予金属双晶体持久的循环变形能力。这种完全可逆的可塑性主要由Shockley部分位错的保守运动控制，从根本上抑制损伤积累并保持了结构稳定性。当在宽范围内调整GB结构、外部几何形状和加载条件时，这种可逆变形在具有低堆垛层错能的的面心立方金属中出现。这些发现为促进金属纳米材料的循环可变形性的实际研究提供了新方向。纳米级材料由于其不平行的物理和机械性能，广泛应用于先进可穿戴设备，柔性电子和微/纳米机电系统（MEMS/NEMS）。在过去的二十年中，无论是实验研究还是理论研究，都揭示了许多独特的力学响应，例如尺寸依赖性增强，超高强度，超塑性和无弹性。然而，很少有研究集中在纳米材料的变形可逆性上，这对柔性/可穿戴设备中集成纳米组件的功能和可靠性具有普遍意义。金属纳米材料通常会经历与频繁异质表面成核相关的非保守缺陷活动。由此产生的不可逆剪切局部化和结构退化会严重影响其使用可靠性。因此金属纳米元件的结构稳定性和抗损伤性需要经过精确设计，从根本上延缓其累积退化。浙江大学张泽院士、王江伟研究员团队与杨卫院士、周昊飞研究员团队合作，通过界面工程在块状材料中成功应用的启发，从而提出了一种在金属纳米晶体中进行GB设计的方法，以实现可控的塑性可逆性。通过集成最先进的原位电镜纳米力学测试和分子动力学（MD）模拟，证明了专门定制的LAGB面心立方（FCC）金属纳米晶体可提供优异的可逆塑性，且损伤累积可忽略不计。优异的塑性可逆性受解离的GB位错的集体运动支配，这些运动容易超过任何非保守的缺陷活动。这种保守的GB迁移导致在不同的负载条件下，具有各种固有GB结构和外部几何形状的金属纳米晶体实现可逆变形。这些发现对金属纳米材料的界面工程向可控性可逆变形的方向发展具有重要意义，进一步推动了可靠纳米元件自下而上的优化设计。以上相关成果以“Metallicnanocrystalswithlowanglegrainboundaryforcontrollableplasticreversibility”为题发表在最新的《NatureCommunications》。论文链接：