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北京工業大學首篇Science論文！

來源：北京工業大學      2022-03-18
導讀：3月18日，國際頂級期刊《Science》刊發了以北京工業大學材料與制造學部王立華與美國佐治亞理工學院張寅為共同第一作者，北京工業大學材料與制造學部韓曉東教授、美國佐治亞理工學院朱廷教授以及北京工業大學原副校長、浙江大學張澤院士為通訊作者的研究論文，這是北京工業大學以第一完成單位在《Science》上發表的首篇論文，標志著學校在晶界滑動塑性的原子機制方面取得了重要研究成果。

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3月18日，國際頂級期刊《Science》刊發了以北京工業大學材料與制造學部王立華與美國佐治亞理工學院張寅為共同第一作者，北京工業大學材料與制造學部韓曉東教授、美國佐治亞理工學院朱廷教授以及北京工業大學原副校長、浙江大學張澤院士為通訊作者的研究論文——《Tracking the sliding of grain boundaries at the atomic scale》（原子尺度追蹤晶界滑動）（Science,DOI:10.1126/science.abm2612），這是北京工業大學以第一完成單位在《Science》上發表的首篇論文，標志著學校在晶界滑動塑性的原子機制方面取得了重要研究成果。

晶體是應用最廣泛的材料體系，結構相同而取向不同的晶體相互連接的界面稱為晶界。晶界是多晶材料的基本結構單元，其塑性行為直接影響多晶材料的強度、韌性等關鍵力學性能。晶界滑動是多晶材料中重要的塑性變形機制，幾十年來，盡管研究者使用各種方法研究晶界的塑性變形機制，但晶界滑移的原子機制仍不清楚。其主要原因在于缺乏有效的實驗方法和科學儀器，使得跟蹤變形過程中晶界處的原子運動極其困難。理論模型和模擬針對一些特殊的重合位置點陣晶界（高對稱晶界）進行了研究，雖然為理解晶界塑性變形的原子機制提供了重要參考，但由于缺乏直接的實驗方法和實驗證據，晶界滑動塑性的原子機制仍存在很多不確定性，甚至矛盾之處。

對此，北京工業大學材料與制造學部韓曉東教授課題組與浙江大學張澤院士團隊、佐治亞理工學院朱廷教授等團隊合作,利用北京工業大學固體所原創的原子分辨原位力學實驗研究裝置（目前實現專利轉化百實創)，首次實現了對普通晶界滑移過程的直接的原子尺度動態研究，揭示出常溫下晶界滑移是通過原子尺度的直接滑動與原子短程擴散相互協調實現。這種原子之間的直接滑動提供滑移方向上的位移，而原子短程擴散協調滑動導致的應力集中，可有效避免空洞、裂紋產生，實現大塑性。研究發現在晶界滑移過程中，晶界原子陣列合并消失、分裂出新原子陣列、原子遷移并插入晶體內部等多種新型的擴散機制，這些機制在之前的理論中尚未被預測，更新了人們對晶界滑移原子機制的認知。同時，基于大量研究，團隊還揭示出原子擴散

容易從高原子密度區域向低密度處擴散、從壓應變區域向拉應變擴散的規律，解決了長期困擾該領域的科學難題。該研究展示了原子分辨的原位力學實驗技術研究晶界變形機制的巨大潛力，并為原子分辨的實驗和理論模型之間的信息互補提供了新的機遇。

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論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm2612

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第一作者：王立華，北京工業大學研究員，博士生導師，國家優秀青年科學基金獲得者

2012年獲得北京工業大學博士學位。2015?2017年，獲得澳大利亞政府資助（Discovery Early Career Researcher Award），在昆士蘭大學（全球排名前50）從事博士后研究工作。入選北京市卓越青年科學家計劃、北京市科技新星、霍英東青年教師基金等人才計劃。長期從事“原子尺度下材料力學行為的原位實驗研究”，在該領域突破多項實驗瓶頸，形成特色。發表論文70余篇，包括Science 1篇，Nat. Commun. 5篇，Phys. Rev. Lett. 2篇，Nano Lett. 4篇，Acta Mater. 4篇，ACS Nano 4篇，Scripta Mater. 6篇等，獲批專利4項。獲2020年度國家自然科學二等獎（排名第三），2016年北京市科學技術獎一等獎（排名第五），北京市卓越青年科學家計劃，郭可信優秀青年學子獎等。承擔國家重點研發計劃子課題、國家自然科學基金優秀青年基金、國家自然科學基金面上等10多項國家及省部級項目。

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通訊作者：張澤，北京工業大學原副校長，中國科學院院士

張澤院士長期從事先進材料的電子顯微結構研究，獲中國青年科學家獎、求是杰出青年獎、何梁何利獎等10余項，獲1986年國家自然科學一等獎。近20年，針對國家重大需求的結構材料，引領團隊系統并原創發展了電子顯微學原位實驗力學技術，跨亞埃（原子分辨）至宏觀（厘米以上尺寸）尺度，跨溫區（室溫）至1250度，部分性能指標居國際領先水平，引領相關領域發展；進一步，創新發展原子分辨環境電子顯微學技術；發展高空間分辨螺旋電子束顯微學技術。在材料的原位結構演變和使役性能關聯的領域取得了系列重要創新性成果，率領團隊獲國家自然科學二等獎（2021）。

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通訊作者：韓曉東，北京工業大學教授，博士生導師，國家杰出青年科學基金獲得者

韓曉東教授長期從事材料力學行為及原子層次機理等本領域的基礎科學問題研究及相關方法學和實驗技術攻關。團隊原創發展了系列材料力學行為的原子層次原位動態表征方法，系統地將材料力學行為表征技術的空間分辨率由納米提高至皮米尺度。團隊開發了具有自主知識產權和國際領先的力熱（電）耦合MEMS芯片、透射電子顯微鏡力學實驗儀、多通道電學信號傳輸電路板等核心部件及配套應用分析軟件。團隊取得系列重要研究成果，關鍵技術獲國內外授權專利33項，其中美國專利3項，國際PCT專利1項，中國發明專利27項。團隊獲國家自然科學二等獎（2021），2016年北京市科學技術獎一等獎，北京市創新創業特別貢獻獎等。發表論文Science，Nature Mater.，Nature Comm.，Nano Lett，Phys Rev Lett，Acta Mater等高水平論文230余篇；承擔國家重點研發計劃項目，國家重大科研儀器設備研制專項課題、國家自然科學基金委航空發動機重大研究計劃重點項目、科學儀器基礎研究專項等。培養2名全國百篇優秀博士學位論文獎及提名獎，北京市優秀博士學位論文獎4項。


參考資料：https://mp.weixin.qq.com/s/MSLw6k3YMTVgTa0kTzJ-Lw

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