金属是重要的基础材料，广泛应用于建筑、能源、交通等领域。但当金属受到非对称的循环外力时，会产生塑性变形，塑性变形逐渐累积就会形成“棘轮损伤”。这种损伤会导致金属突然断裂，严重威胁工程安全。为了攻克这一难题，我国科研人员想出妙招，给金属“织”一张亚微米尺度的三维“防撞墙”。日前，由中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心卢磊团队领衔的材料领域相关研究获重要进展。在金属的世界里，一直存在着一个“不可能三角”：强度、塑性和使用过程中的稳定性。这3种特性往往难以兼得，而金属材料在循环载荷下的疲劳失效更是威胁工程安全的隐形杀手。“金属内部就像一堆积木，受力时积木会发生错位。而当外力反复作用，错位逐渐积累，积木就可能在某一次受力后突然崩塌。”卢磊说，“棘轮损伤”就像金属的慢性病，不易被发现，却可能引发灾难性后果。 　　卢磊介绍，研究团队通过精密控制金属的往复扭转，在其内部形成空间梯度序构位错胞结构。

金属是重要的基础材料，广泛应用于建筑、能源、交通等领域。但当金属受到非对称的循环外力时，会产生塑性变形，塑性变形逐渐累积就会形成“棘轮损伤”。这种损伤会导致金属突然断裂，严重威胁工程安全。为了攻克这一难题，我国科研人员想出妙招，给金属“织”一张亚微米尺度的三维“防撞墙”。日前，由中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心卢磊团队领衔的材料领域相关研究获重要进展。在金属的世界里，一直存在着一个“不可能三角”：强度、塑性和使用过程中的稳定性。这3种特性往往难以兼得，而金属材料在循环载荷下的疲劳失效更是威胁工程安全的隐形杀手。“金属内部就像一堆积木，受力时积木会发生错位。而当外力反复作用，错位逐渐积累，积木就可能在某一次受力后突然崩塌。”卢磊说，“棘轮损伤”就像金属的慢性病，不易被发现，却可能引发灾难性后果。卢磊介绍，研究团队通过精密控制金属的往复扭转，在其内部形成空间梯度序构位错胞结构。

科技日报讯 （记者陆成宽）在金属的世界里，有一个“不可能三角”，即强度、塑性和使用过程中的稳定性往往难以兼得。来自中国科学院金属研究所等单位的科研人员，提出了一种全新的设计思路，成功破解金属“不可能三角”，让金属材料在保持高强度、高塑性的同时，大幅提升了金属使用过程中的疲劳稳定性，让它能够抵御长期的更高应力冲击金属疲劳的原因是金属中存在一种叫作位错的缺陷，当金属受到单向波动外力时，位错会移动、积累，悄悄形成不可逆转的变形和裂纹，最终导致突然断裂，这就是所谓的“棘轮损伤”。这种损伤破坏了材料的稳定性，就像是金属的慢性病，不易被发现，但后果很严重。“减震器”，赋予了金属令人惊叹的“遇强更强”的超能力。

箭扣五期工程是接着箭扣三期工程向东即慕田峪景区方向修。西端起点、怀柔长城122号敌台即长城爱好者熟知的正北楼，是箭扣段长城的标志性敌台。 　　据介绍，箭扣长城已经实施了4期修缮工程，并在怀柔长城141至145号敌台段开展了研究性修缮，积累了丰富的经验。2020年9月，箭扣长城还挂牌国内首个长城保护修复实践基地。“我们将采取更多‘科技考古’手段，植物、动物、材料、金属、环境等多学科参与。”箭扣五期和二、三、四期工程是同一个设计团队，施工团队也是原班人马。箭扣作为长城保护修复实践基地，五期工程力争为砖石长城修缮树立新的标杆。

“金属材料不稳定的原因是金属中存在一种位错缺陷，当受到单向波动外力时，位错会移动、积累，逐渐形成不可逆转的变形和裂纹，最终导致金属突然断裂，这种现象也叫棘轮损伤。”卢磊解释。卢磊研究员团队通过控制金属往复扭转的特定工艺参数，在金属材料内部引入一种空间梯度序构位错胞结构，可以阻碍位错的移动，使材料屈服强度提升2.6倍，平均棘轮变形速率大幅降低，突破了传统结构材料抗棘轮损伤性能难以提升的瓶颈

由日本理化学研究所新兴物质科学研究中心强关联量子输运实验室领导的国际团队，首次成功合成了理想的外尔半金属，标志着困扰量子材料领域十年的难题取得突破性进展。相关研究成果发表于最新一期《自然》杂志。科学家在过去十年中对数千种晶体进行了深入研究，但大多数外尔半金属的电导性主要由不具备拓扑或特殊性质的电子主导，从而掩盖了外尔费米子的行为。团队从拓扑半导体中设计出了外尔半金属。这一策略最初于2011年从理论上提出，但随后被学界搁置。 半导体具有较小的“能隙”，使其能够在绝缘态和导电态之间切换，成为商用晶体管的基础。半金属可以看作是一种极限的半导体，其“能隙”为零，处于绝缘体和金属之间的临界点。在现实材料中，这种极端情况极为罕见。最著名的例子可能是石墨烯，已在莫尔物理学和柔性电子学中得到应用。与以往的外尔半金属不同，（Cr,Bi）2Te3独特的简单电子结构使团队能够利用精确的理论定量解释实验，并根据出现的巨大反常霍尔效应做出推断。团队表示，这一现象正是由材料内部新出现的外尔费米子所引起。

“金属材料不稳定的原因是金属中存在一种位错缺陷，当受到单向波动外力时，位错会移动、积累，逐渐形成不可逆转的变形和裂纹，最终导致金属突然断裂，这种现象也叫棘轮损伤。”卢磊解释。 　　卢磊研究员团队通过控制金属往复扭转的特定工艺参数，在金属材料内部引入一种空间梯度序构位错胞结构，可以阻碍位错的移动，使材料屈服强度提升2.6倍，平均棘轮变形速率大幅降低，突破了传统结构材料抗棘轮损伤性能难以提升的瓶颈

相关研究成果以《埃米厚度极限二维金属的实现》为题发表在国际学术期刊《自然》。国际审稿人一致给予高度评价，认为该工作“开创了二维金属这一重要研究领域”“代表二维材料研究领域的一个重大进展”。不同于层状材料，金属由于每个原子在任意方向均和周围原子有强的金属键相互作用，类似压缩饼干，要想将其重塑为原子极限厚度的二维金属，就好比从压缩饼干中剥出像千层饼那样完整的一层来一样，是极具挑战性的。面对如何获得二维金属的挑战，最近中国科学院物理研究所张广宇研究员带领团队发展了原子级制造的范德华挤压技术，实现了原子极限厚度下各种二维金属的普适制备，包括铋、锡、铅、铟和镓。这些二维金属的厚度仅仅是一张A4纸的百万分之一，是一根头发丝直径的二十万分之一。如果把一块边长3米的金属块压成单原子层厚，将可以铺满整个北京市的地面。“就像三维金属引领了人类文明的铜器、青铜和铁器时代，原子极限厚度二维金属有望推动下一阶段文明的发展，带来超微型低功耗晶体管、高频器件、透明显示、超灵敏探测、极致高效催化等众多领域的技术革新。

“金属材料不稳定的原因是金属中存在一种位错缺陷，当受到单向波动外力时，位错会移动、积累，逐渐形成不可逆转的变形和裂纹，最终导致金属突然断裂，这种现象也叫棘轮损伤。”卢磊解释。　　卢磊研究员团队通过控制金属往复扭转的特定工艺参数，在金属材料内部引入一种空间梯度序构位错胞结构，可以阻碍位错的移动，使材料屈服强度提升2.6倍，平均棘轮变形速率大幅降低，突破了传统结构材料抗棘轮损伤性能难以提升的瓶颈

“金属材料不稳定的原因是金属中存在一种位错缺陷，当受到单向波动外力时，位错会移动、积累，逐渐形成不可逆转的变形和裂纹，最终导致金属突然断裂，这种现象也叫棘轮损伤。”卢磊解释。　　卢磊研究员团队通过控制金属往复扭转的特定工艺参数，在金属材料内部引入一种空间梯度序构位错胞结构，可以阻碍位错的移动，使材料屈服强度提升2.6倍，平均棘轮变形速率大幅降低，突破了传统结构材料抗棘轮损伤性能难以提升的瓶颈