突破设计瓶颈！燕山大学，重磅Nature！

本文发表于《Nature》，报道了燕山大学冯士东、刘日平院士等研究者开发的一类新型Re–Co–Ta–B块体金属玻璃（BMGs），成功突破了传统金属与陶瓷材料中强度与韧性此消彼长的经典性能权衡。该研究以开发兼具高强度、高断裂韧性和高热稳定性的材料为目标，针对现有BMGs在极端环境下性能不足、玻璃形成能力有限及传统试错法开发效率低下的瓶颈，提出了一种由熔化熵引导的热力学驱动设计模型。该策略基于低熔化熵相的结构遗传原理，通过稳定刚性的短程有序结构基元并嵌入柔性金属基体，实现了陶瓷级强度（约6.43 GPa）与金属级韧性（约30 MPa·m1/2）的统一，且在900 K高温下仍能保持4.4 GPa的高强度与优异的抗氧化/抗腐蚀性能。同步辐射和第一性原理分析揭示，其优异性能源于非晶结构从Re₇B₃金属间化合物相继承的高度类晶体的短程有序特征，以及Re–B共价键与金属键的桥接。结论指出，该研究提出的“结构遗传”设计原则为开发新一代兼具多重性能的非晶材料提供了系统性路径，有望推动其在航空航天、国防等极端工程中的应用，并展望通过调控刚性基元与基体相互作用实现强度与延展性的进一步协同。