頂刊綜述IF=71.189梯度納米結構金屬材料的力學性能和變形機理

近日， 新加坡南洋理工大學高華建院士團隊在國際材料領域著名期刊Nature Reviews Materials上發表題為「Mechanical properties and deformation mechanisms of gradient nanostructured metals and alloys」的綜述， IF=71.189.該論文綜述了梯度納米結構金屬和合金的力學性能和變形機理；評估了梯度納米結構金屬材料領域的最新技術，涵蓋了從製造和表徵到潛在的變形機制等；討論了由結構梯度引起的各種變形行為，包括應力和應變梯度，新位錯結構的累積和相互作用以及獨特的界面行為，為梯度結構材料發展的未來方向提供了的重要見解。論文連結：https://www.nature.com/articles/s41578-020-0212-2

受生物材料梯度結構的啟發， 研究人員已經探索了約40年的成分和結構梯度，以此作為增強工程材料（包括金屬和金屬合金）性能的方法。各種梯度納米結構材料的合成，例如梯度納米晶粒、納米疊層和納米孿晶金屬或合金，為理解梯度相關的機械行為提供了機會。 這些新興的梯度材料通常表現出優異 的力學性能，例如強度-延展性協同作用，非凡的應變硬化，增強的抗斷裂和疲勞性以及顯著的耐磨性和耐腐蝕性，這在具有均質或隨機微觀結構的材料中是找不到的。
許多生物材料在局部化學組成或結構特徵方面表現出空間梯度。這種空間梯度改善了生物材料的力學性能並賦予了其功能性。為了優化力學性能，工程材料中引入了化學和結構梯度。 引入結構梯度可以克服常規材料系統中的傳統性能折衷，減輕應力集中並產生特定的功能。 化學成分的梯度會導致與化學鍵合相關的特性發生梯度變化，可用於增強合成材料的各種適當的連接性和功能性，包括承載和支撐，抗衝擊破壞性和界面增韌。

圖1.典型梯度材料中結構和化學梯度的類型。