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胡丽娜教授课题组在熵调控金属玻璃回春行为机制中取得新进展

来源：山东大学

［本站讯］非晶合金的回春或能量储存行为因其理论及实际应用价值受到广泛关注。然而，围绕高熵金属玻璃（HEMGs）回春行为的研究非常有限，且熵如何影响回春能力这一重要科学问题仍是一个未解之谜。近日，山东大学材料学院胡丽娜教授团队通过实验和模拟比较了一系列具有不同熵值的La基金属玻璃的回春特征，揭示了构型熵对回春行为的正向影响规律和调控机制。相关工作“Unique energy-storage behavior driven by high entropy in metallic glasses”已在材料领域顶级期刊Advanced Function Materials（IF:18.5）上在线发表。山东大学博士研究生王玲玲为该论文第一作者，中科院物理所博士后楚威、山东大学研究员王峥和胡丽娜教授为通讯作者，山东大学为第一完成单位。

以往的研究表明，LaNiAl体系因其显著的β弛豫和较大的结构不均匀性表现出显著的回春趋势。通过向LaNiAl体系中添加Ce、Y元素，获得了一种具有更高构型熵的高熵金属玻璃（ΔS_conf=1.61R）。研究人员发现，构型熵的增加促使La基金属玻璃的回春程度由37%增加至65%，且回春能发生的能态范围从（1.04-1.09）T_g扩展至（1.08-1.18）T_g。这种由熵增诱导的储能行为的改变与玻璃的结构、脆性以及β与α之间的耦合程度有关。研究还发现，高熵金属玻璃的回春机制显著区别于普通金属玻璃，后者的回春主要依靠若干流动单元的生长和相互连接。相比之下，高熵金属玻璃中由类二十面体结构形成的骨架网络是一种优异的储能结构。低温热循环中的局部原子运动会被限制在这种骨架网络中，但是涉及到α弛豫的长程运动可以通过不同原子之间更强的键合实现远程传播。该研究为理解高熵金属玻璃回春行为的起源提供了新见解，并为通过熵调控来设计具有优越回春或储能潜力的先进材料提供了新策略。

图1 (a-b) 回春能力随归一化冻结温度的演化及回春可以发生的能态范围。(c) 不同体系中回春能力随构型熵的演化。(d-i) La60与La33.3中原子位移矢量Δr在循环过程中的演化。(j-o) 熵增诱导的回春机制的转变示意图。

相关研究工作得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者项目、松山湖实验室开放课题及广东省重点基础与应用研究计划项目的资助。

【供稿单位：材料学院    作者：王玲玲    编辑：新闻网工作室    责任编辑：蒋晓涵 李梦璐 　】

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