上海大学材料科学与工程学院（登上Science）

今天，上海大学材料科学与工程学院钟云波教授研究团队关于“共晶鱼骨高熵合金的多级裂纹缓冲效应及其辅助的超高塑韧性”的最新研究成果以Hierarchical Crack Buffering Triples Ductility in Eutectic Herringbone High-entropy Alloys为题，在国际顶尖期刊Science上发表。

高强度和高韧性的合金材料在制造业、高精密仪器和航空航天等重要领域发挥着至关重要的作用。然而，提高合金材料的强度往往会导致其韧性（材料的抗断裂性）和延展性（材料的拉伸性而不断裂）急剧下降。因此，如何在不牺牲强度的同时提高金属材料的延展性，一直是结构材料领域的重大科学问题。特别是当材料位错塑性低时，高的局部应变不能在材料中有效消散，很容易产生裂纹和扩展，导致材料失效；或者会产生高度集中在裂纹尖端附近的应变，使得材料在加工过程中难以均匀变形。

研究团队通过定向凝固 (DS) 共晶高熵合金形成了分层组织的“仿生鱼骨”人字形微观结构，可实现仿生分层多尺度裂纹缓冲。在不牺牲强度的条件下，这种自缓冲人字形EHEA不仅在大拉伸变形下表现出优异的裂纹容限，而且具有超高的均匀伸长率(~50%)，是传统非缓冲EHEAs的三倍，有望解决上述重大科学难题。

这种分层人字形微观结构设计方法及其对裂纹缓冲的显著影响，不仅在设计具有高伸长率的新型分层结构合金，而且在设计具有优异断裂韧性的新型骨替代生物材料方面显示出有前景的指导。

工程化分级纳米结构异质性策略制备具有抗开裂的韧性合金材料

分层排列的人字形微观结构

环境温度下的拉伸响应

L12 薄片承重响应的显微结构和微机械观察

该论文由上海大学、北京科技大学、东北大学、德国马克斯-普朗克研究所、美国田纳西大学和阿贡国家实验室合作完成，其中上海大学为第一署名单位，上海大学钟云波教授、德国马克斯-普朗克研究所D. Rabbe教授和北京科技大学的王沿东教授为共同通讯作者，钟云波教授指导的上海大学2018级博士生时培建为第一作者，上海大学材料学院任维丽教授、郑天祥副研究员、沈喆博士、李毅博士、温跃波硕士，北京科技大学张勇教授、李润光博士，美国阿贡国家实验室Yang Ren教授，田纳西大学Peter K. Liaw教授，上海大学微结构中心胡鹏飞高级实验师、彭建超实验师、闵娜实验师、梁雪实验师为合作署名作者。

本论文得到十三五重点研发计划重点项目、国家自然科学基金重点项目、中国科协青年托举人才计划等资助。

这是继2019年Nature Communications（高被引论文）、2020年Materials Today杂志之后，上海大学材料学院省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室首次在Science杂志发表论文，也是第一作者、第一单位、通讯作者均来自于上海大学的首篇Science论文。

同时，这也是在上海大学老一辈科学家徐匡迪院士提出的“聚焦行业今后10-20年中面临关键科学问题展开深入基础研究”的战略思想指导下，上海大学冶金学者取得的又一进展。

多年来，上海大学积极聚焦国家发展战略，对接国家及地方经济社会发展需求，大力推进科研体制改革创新，科研能力和水平处于全国高校先进行列。

2020年，上海大学理工科科研多头并进，国家自然科学基金，国家重点研发计划等项目在立项经费上均突破亿元大关，创下历史新高；文科科研取得长足发展，15项成果获第八届高等学校科学研究优秀成果奖（人文社会科学），实现一等奖“零”的突破。新增3个省部级文科研究基地，智库成果量质齐升。国家社科基金各类别项目立项总数突破50项。

今后，上海大学将继续在世界大学行列中书写鲜明印记，在践行上海城市品格中彰显上大特质，共同书写新时代上海大学的新篇章！

拓展阅读

钟云波，教授，博士生导师，上海大学材料科学与工程学院副院长。主要从事电磁冶金、超高强磁场下合金凝固、钢铁及有色合金精炼及连铸领域、磁控电渣重熔等领域的研究工作。截止目前，钟云波团队已在高熵合金领域发表了多项顶刊研究成果。

此外，在导师钟云波教授的指导下，时培建博士期间已经以第一作者身份在Science、Nat. Commun.和Materals Today等国际权威期刊发表了3篇高水平论文。

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本文素材来源：上海大学材料科学与工程学院，高分子科学前沿