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日前，重庆市科技创新大会召开，2023年度重庆市科学技术奖正式揭晓。重庆大学和北京高压科学研究中心的☆科技成果——“微纳金属微观组▼织调控与强韧化机理”获得了自然科学奖一等奖。

“一直以来，材料〖科学领域都在追求一个目标，即研发出具有更高强度和更好塑形的材料。”作】为本次获奖科研成果的学术带头人、重庆大学材料科学与工程学院教授黄晓旭对上游新闻ぷ记者表示，目前国内材料领域存在“大而不强、全而不优”的问题，如何研√发出“强度和塑性协同提高”的金属材料，是他30年材料科学研究的重要目标。

“微■纳金属研究，国内与国外齐头并进，各国都希望能通过研〗究，获得强度高塑性好的微纳金属材料，但这是国际□　性难题。”

黄晓旭△介绍，通常来说，材料的◎微观组织单元（称为“晶粒”）越细小，其强度就越高。在过去的20年里，大量计¤算机模拟研究和实验研究表明，当晶粒小于某个临界尺寸时，进一步细化晶々粒，材料的强度不升反降。科学家们认█为，这一现象是因为纳米材料的塑性变形由晶粒之间的界≡面变形主导所引起的。

“如果开发出同时兼具高强度和高塑性的←微纳金属新材料，那么未来在航空航天、高铁、汽车№等诸多领域将会带来巨大的变化。”黄晓旭教授表示。

然而，由于设备的限制，晶粒尺寸小于15纳米的材料性能难以准确测量，科研人员因此陷入了一个难题：对于晶粒尺寸★更细小的纳米金属而言，如何获取材料强度与晶粒尺寸之间最直接可〓信的实验数据。

经过多年的探索，黄晓旭科研队伍最终将地球物理研≡究中所用的高压实验方法引入到了纳米金属研究中，创造性地解决了纳米金属强度表▲征的技术⊙难题，并首次发现了晶粒尺寸在10纳米以下的纳米纯金属的高压强化新现象。相关成果发〒表在国际顶级学术期刊《Nature》上。这一发现刷新了人们对纳米材料强化的临界晶粒尺寸现象的认知，重新激发了通过调控材料的晶♀粒尺寸和微观结构获得超高强金属的探索。

“通过对纳米纯金属镍进行高压↘变形研究发现，最小晶粒尺寸（3 纳米）材料获》得了 4.2 GPa 的超高屈服强度（1 GPa的强度▃相当于一个指甲上承受 10 吨的重量），比商业纯镍强度提高了10倍。而╱且在汽车用钢、铝合金、镁合金∞中发现了非均匀结构微纳可获得强度和塑性的协同提升新现象。”黄晓旭介绍道。

黄晓旭举了个例子，这项技术未来如果推广到工业制造领域，原有的金属材料将会节省5-10倍的用量。“以前需用10mm直径的钢丝才能吊起的重物，如〓果用高强新材料替代，只需要约3毫米直∩径就够了。”

如今，黄晓旭和团队正在研发微纳金属的高压三维焊接、累积叠层╲变形、表面超声冲击变形等制备新技术，开发系列高强韧钢铁合金和铝合金等关键材料。

上游新闻记者 孙磊 侯佳

编辑：杨虹责编：周尚斗 审核：冯飞