状态影象效应 ，是一种让资料占有 “影象” 的神奇个性：被变形的资料在特定环境中能够复原变形前的状态 。这种个性让状态影象资料成为智能器件的沉要主题部件 。状态影象效应通常存在于晶体合金、聚合物等资猜中 ，依赖马氏体相变、玻璃化转变等结构相变能力实现 ，与马氏体、分子链结构变动有关 。非晶态合金 ，也称金属玻璃、液态金属 ，凭借超高强度、高韧性、优良的耐侵蚀机能和 优异的软磁机能 ，一向是高机能资料领域的钻研热点 。非晶态合金中的原子结构呈长程无序 ，在短程、中程尺度上由等效原子团簇密堆组成 ，其中没有马氏体、分子链结构 ，那么其状态影象效应的物理机造是怎么的？这种状态影象效应拥有怎么的特点？
针对上述问题 ，彩运网核电关键资料全国沉点尝试室黄波副钻研员领导2021级硕士钻研生廖善思（现为奥地利科学院埃里克·施密德钻研所博士钻研生） ，与松山湖资料尝试室、美国阿贡国度尝试室、中国科学院孝感资料所等单元发展合作钻研 ，获得了沉要进展 ，钻研成就以《Shape Memory Effect Controlled by Localized Flow of Liquid‐Like Atoms in Metallic Glass》为题 ，颁发在国际顶级资料期刊《Advanced Materials》（影响因子：29.1）上 。彩运网为论文第一单元 ，彩运网黄波副钻研员、奥地利科学院埃里克·施密德钻研所博士钻研生廖善思为论文共同第一作者 ，彩运网黄波副钻研员和河北工业大学、松山湖资料尝试室尚宝双钻研员为论文共同通讯作者 ，论文作者还蕴含彩运网王刚教授、王庆钻研员、易军副钻研员、硕士钻研生楼少峰 ，中国科学院孝感资料所王军强钻研员和美国阿贡国度尝试室先进光子源李天祎博士 。
图 1 （a）初始态的、（b）热水中变形训练的和（c）热水中状态回复响应的非晶态合金
该钻研发现 ，非晶态合金在数百K的变形温度领域、数百MPa变形压力领域和数千秒的变形功夫领域内均可出现出状态影象效应 ，并且状态影象效应随变形温度、功夫、应力的增长而更为显著 。例如 ，La基非晶态合金能够在320 K至440 K之间出现出状态影象效应；将其在开水中（温度为373 K）变形后 ，再加热可实现状态回复（如图1所示） 。
图 2 分歧温度下状态影象过程中非晶态合金约化原子对散布函数的变动
基于同步辐射X射线衍射尝试、分子动力学模拟和黏弹性模型分析发现 ，非晶态合金的状态影象效应源于其动力学结构不均匀性 。在状态影象过程中 ，合金中中程尺度上有序密堆链状结构更少的类液区产生局域流变 ，而类液区周围不变链状结构更多的弹性基体产生可逆变形 。弹性基体的可逆变形导致合金约化原子对散布函数第一个峰峰位在变形、状态回复过程中先增大、再削减；而类液区中的中法式链状结构在流变过程产生不成逆的断裂、沉排 ，导致约化对散布函数第二个峰的峰位不休减 。ㄈ缤2所示） 。低温下 ，状态影象过程中可逆弹性变形导致的内应力的增长使得合金的弛豫焓、虚化温度增长 ，出现出年轻化景象；状态回复时弹机能开释导致的合金自由能的减幼是状态影象效应的热力学驱动力 。在高温下 ，结构老化显著 ，使得弛豫焓、虚化温度减幼 。
图 3 非晶态合金状态影象效应的机造示意图
类液区和其周围结构更不变的弹性基分辨别长短晶态合金状态影象效应的影象开关和载体 。在变形、冷却的过程中 ，激活的类液区被冻结 ，固定住变形的弹性基体的状态 ，状态回复过程中 ，类液区的再激活使得弹性基体复原变形前的构型（图3） 。类液区的黏度为~ 1010Pa s ，其激活能与温度、功夫、应力呈阿仑尼乌斯关系 ，随变形温度、功夫、应力的增长 ，被激活的类液区更多 ，类液区的变形量更大 ，使得状态影象效应更为显著 。通过节造温度、功夫、应力调控类液区的激活 ，能够精准节造非晶态合金的状态影象过程 。
由于动力学结构不均匀性长短晶态合金的性质特点 ，因而状态影象效应宽泛存在于分歧系统的非晶态合金中 ，例如Zr50Cu40Al10、Cu50Zr50、La60Ni15Al25、La60Co15Al25、La60Cu15Al25非晶合金 。低温下非晶态合金内部仍存在大量类液区 ，因而其状态影象效应可在远低于玻璃转变温度的宽温区间内产生 ，区别于传统状态影象资料仅能在玻璃转变温度、熔融温度或马氏体相变温度左近实现状态影象 。非晶态合金的状态影象效应可屡次循环实现 ，受结构老化过程影响幼 。非晶态合金屈服强度极高 ，其状态影象承载极限可达~ 1 GPa ，远高于状态影象聚合物（~10 MPa） ，例如 ，锆基非晶态合金在变形温度 660 K、变形应力 200 MPa 前提下仍旧阐发出显著的状态影象行为 ；诜蔷辖鸬睦嘁呵⒃础⒏咔咳陀攀啤⒖砦掠蜃刺馗茨芰 ，有望开发新型的反映堆自密封垫片、辐响应变缓冲件、多温区无源安全驱动元件 ，克服聚合物影象资料状态回复应力幼、热导率低等难题 ，突破传统晶态影象合金马氏体孪晶结构易受辐照粉碎、影象温度窗口窄的瓶颈 ，支持裂变堆、聚变堆关键资料国产化研发 。
本工作是彩运网核电关键资料全国沉点尝试室无序合金团队在新型智能资料设计钻研领域的系列突破之一 ，得到了国度天然科学基金（52471177, 12474187, U23A2065）、上海市自科学基金（22ZR1422500）、广东省量子科学战术专项（GDZX2301001）、中国科学院孝感资料所科教融合盛开课题（No. 22Z00376）等项主张支持 。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.73782
