撰稿 | 不语
编排 | 鱼儿自己
校对 | Later
合金材料的断裂失效，如台风中大桥钢结构的断裂、地震中建筑物钢结构的倒塌、雪灾中电力支架的崩塌等，绝大部分均起源于合金材料中微裂纹的产生和扩展，因此在合金结构材料中宽容微观裂纹产生是违反传统安全理念的，因为材料中出现的微裂纹，在应力作用下将快速扩展成宏观裂纹，最终触发材料的过早失效，并因此伴随着令人失望的低拉伸塑性。
2021年8月20号，上海大学钟云波教授、北京科技大学王沿东教授等人Science(IF=47.72)上在线发表了题为Hierarchical Crack Buffering Triples Ductility in Eutectic Herringbone High-entropy Alloys的研究论文。据悉，这是上海大学首次以第一通讯单位在顶刊Science上发文。
该研究采用独特的凝固组织控制手段，将共晶高熵合金中的共晶层片结构设计成类似鱼骨的多级共晶层片结构，在拉伸变形时，超硬相B2相中不但形成位错和晶界滑移，还将萌生高密度微裂纹，缓解材料变形时的应力集中；且该微裂纹仅在B2相中大量萌生和沿拉伸方向拉长，微裂纹遇到软性相L12相界时不再扩展，裂纹前端钝化为圆形；而在软性相L12相中形成大量的高密度位错和晶界滑移，形成不断累积的加工硬化，表现出超优的塑性变形能力；B2和L12两相的这种协同变形作用下，B2相中大量萌生的微裂纹不仅不会恶化共晶高熵合金性能反而可以做为一种有效的应变补偿去改善材料塑性。
这一突破源于仿生激发的多级裂纹缓冲效应，其允许多重微裂纹的广泛成核，但在随后的巨大应变范围内显著抑制了它们的灾难性生长和破坏。结果，在不牺牲强度的情况下，这种共晶鱼骨材料获得了超高的断裂韧性，特别是其延伸率达到了前所未有的50%，约是传统铸态共晶材料的3倍。
本文提出的这种仿生鱼骨结构导致的多级微裂纹缓冲效应激发共晶高熵合金材料的超优塑性，属首次发现。如果应用于跨海大桥、高层建筑、核电、火电、航母、核潜艇、航空航天、大型钢构件等领域的结构材料，将极大提高其服役的安全性。
此外，2018年8月24号，美国莱斯大学Kono教授团队与上海大学曹世勋教授团队合作，共同通讯在Science上发表了题为Observation of Dicke cooperativity in magnetic interactions的研究论文，该成果将有助于增进对磁现象的理解。
研究人员成功生长并定向切割表征的不同浓度稀土Y3+掺杂的铁酸铒ErFeO3高质量单晶系列样品和前期系统的物性测量实验研究为基础，通过实验与理论相结合的深入研究，发现了固体中稀土铒离子自旋系综与铁离子磁振子间的协同耦合效应表现为真空拉比劈裂特性。在反铁磁结构中其特征能谱位于太赫兹波段，团队前期已经完成了对多种钙钛矿稀土铁氧化物的自旋波模式激发、相干控制以、自旋开关效应及自旋重取向相变动力学系统研究。
该成果聚焦研究了强磁场、极低温及不同掺杂浓度下的太赫兹波吸收谱，证实在外磁场下Er3+电子顺磁共振可与有序的Fe3+自旋真空磁振子模式强烈耦合。这与标准的N原子腔量子电动力学实验可互相对应，Fe3+和Er3+耦合率与稀土离子Er3+的浓度依赖关系满足迪克标度模型。由此，可以得出Fe3+和Er3+的交换耦合常数，为人们更加深刻地理解3d-4f电子的磁耦合导致的新奇效应，如磁相变、磁电效应、电控磁振子、非线性自旋激发、重费米子等等提供了重要的实验和理论证据，为该领域近年来的重要发现之一。本研究工作为利用量子光学中的概念和工具，去理解、控制和预言凝聚态物质中的新物相提供了一条新的途径。