近日, 我校新金屬材料國家重點實驗室合金設計與模擬梯隊呂昭平、吳淵教授團隊與浙江大學合作者的研究成果,在《Nature Communications》上發表. 材料科學與工程學院無機非金屬結構材料梯隊李妍教授團隊與清華大學合作者的研究成果也在《Nature Communications》上發表.祝賀老師們！

PART1 呂昭平、吳淵教授團隊研究成果介紹

彈性穩定性是晶體固體對外部刺激的結構響應的基礎，包括熔化、初期塑性和斷裂。這項工作中，我校呂昭平課題組與浙江大學聯合提出，利用原位力學測試和透射電子顯微鏡的原子分辨率表征，研究一系列高熵合金（HEAs）的彈性穩定性。在拉伸載荷作用下，當彈性應變達到~10%時，HEA晶格的有序性突然消失。這種彈性應變誘導的非晶化，與先前報道的位錯介導的彈性不穩定和缺陷積累介導的非晶化形成對比。結合第一性原理計算和原子分辨率化學映射，發現彈性應變誘導的非晶化與HEAs的局部原子環境不均勻性導致的位錯成核抑制密切相關。本項研究結果詮釋了彈性不穩定性和初期塑性等物理力學現象的基本性質。

TiHfZrNb試樣的彈性應變誘導非晶化

主元素數不同的樣品，應變致晶格演化

本研究揭示了在約10%的彈性應變下，高熵合金晶格會經歷非晶化轉變。這種非晶化過程與傳統的位錯介導的塑性變形不同，為高熵合金的力學行為提供了新視角。研究還發現，合金中主要元素的數量是觸發非晶化的關鍵因素，且合金的局部原子環境不均勻性是抑制位錯形核的主要原因。這些發現不僅增進了對高熵合金彈性不穩定性的理解，也為設計新型高性能合金材料提供了新思路。

 HEAs中的局部不均勻性

三元TiZrNb合金，原子尺度元素分布分析

呂昭平、吳淵教授介紹

呂昭平，教授，博士生導師，國家自然基金委創新群體負責人，國家重大人才工程入選者。長期從事金屬結構材料研究，在材料設計、組織調控和強韌化原理上取得了重要進展。發展了共格強有序微結構強韌化、有序無序耦合效應強韌化金屬材料及組織結構調控的理論和方法，研發出系列高強韌的高性能金屬結構材料。在《Nature》、《Science》等學術期刊上發表論文300余篇，總引用33000余次，授權中國發明專利60余件；做國際學術大會主旨和特邀報告70余次，承辦/協辦國際會議30余次。獲國家自然科學二等獎2項、教育部自然科學一等獎和二等獎各1項。一項成果入選2017年中國科學十大進展。

吳淵，教授，博士生導師，國家重大人才工程入選者。主要從事非晶合金、高熵合金，先進金屬材料的納米析出與相變韌塑化及其原子級精細結構表征相關研究。在Nature，Advanced Materials等學術期刊上發表論文200余篇，SCI他引9000余次，授權專利30余項。

PART2 李妍教授團隊研究成果介紹

清潔、可再生能量的收集與轉化是能源發展的重要方向，利用濕氣發電技術可實現清潔能源的高效利用，然而如何將電能進行收集和存儲是濕氣發電技術目前研究和發展的關鍵。在這項工作中，基于聚電解質材料吸附水分后的自發離子擴散和石墨烯的雙電層儲能機制，開發了一種自發獲取、轉化并存儲能源的一體化器件，實現了大氣環境中120小時超長濕氣誘發電容儲能，為新型便攜式電子設備提供了高功率輸出，并兼具柔性和長壽命的清潔能源驅動裝置。

（a）三個器件集成于手表腕帶中，作為電源驅動電子手表的照片

（b）濕氣發電儲能一體化器件工作過程示意圖

（c）器件在不同外加電阻下的輸出功率

（d）器件的長時間電壓穩定性

（e）集成器件為商用溫濕度計供電并通過藍牙將數據傳輸到智能手機

主要研究結論包括：

（1）基于濕氣誘導聚電解質離子擴散產生電勢的現象，和多孔石墨烯的雙電層儲能能力，開發了濕氣驅動的發電和儲能一體化柔性器件。該器件在自發收集環境中的水分后產生電能，并將電能存儲在器件內部；

（2）在環境濕度為90%RH時，聚電解質產生了0.9V的電壓輸出，能有效抑制石墨烯儲能器件的自放電效應，120h后器件的電壓保持率高于96.6%；

（3）在電流密度為10μA/cm2時，器件表現出138.3mF/cm2的高面積比電容。同時，由于發電和儲能的協同效應，其功率輸出達到了49.4 μW/cm2，超越了單一的發電或儲能組件；

（4）該器件表現出了優異的機械柔韌性，在180°彎曲1000次循環下電壓保持率接近~100%；

（5）采用激光直寫和絲網印刷等工藝實現了大規模的器件集成，72個串聯組成的柔性器件陣列在空氣中輸出電壓可達60V，能直接為可穿戴設備和傳感器供電。

上述研究和發現提出了一種新型的自發電與儲能一體化器件開發策略，為自發獲取清潔能源開發功能器件領域注入了活力。

李妍教授介紹

李妍，教授，博士生導師，無機非金屬材料系教師黨支部書記。曾獲全國無機非金屬材料專業青年教師講課比賽一等獎，“北京市優秀人才”項目，入選英國皇家化學會物理化學類TOP1%高被引中國作者。長期從事新型低維納米材料的綠色制備、結構與表界面調控、發光與儲能等性能研究工作。作為項目負責人承擔多項國家級、省部級和企業委托項目。以第一作者或通訊作者在Nature Communications、Advanced Materials、ACS Energy Letters等國內外期刊上發表論文40余篇，一篇論文入選“中國百篇最具影響國際學術論文”。