長期以來，材料尤其是大宗結構材料的性能提升往往依賴于合金化，而合金化使得材料的成本不斷攀升，性能提升幅度趨緩，回收利用變得更加困難。材料素化旨在通過跨尺度材料組織結構調控實現材料性能提升，替代合金化，減少合金元素的使用，促進材料回收和再利用。盡管這一概念原理上可行，但納米結構的本征不穩定性導致納米金屬材料熱穩定性差，在較低溫下即發生晶粒長大；機械穩定性差，在外力作用下出現軟化；難以規模制備納米金屬等，從而給材料素化帶來困難。

　　他們通過研究發現，在塑性變形制備的納米晶純金屬中，發現了臨界晶粒尺寸下的晶界自發馳豫，以及由此導致的材料熱穩定性和機械穩定性的反常晶粒尺寸效應。這一效應的發現，使得制備極小晶粒尺寸超高強度超高穩定性的金屬成為可能，為納米尺度調控組織獲得高強度帶來了新的機遇，使得材料素化成為可能。

　　該文以晶界調控實現材料素化為主線，闡述了素化的原理以及晶界調控方面的最新進展。文中提出，與傳統的合金化強化原理即阻礙位錯運動不同，純金屬或低合金化材料可通過抑制位錯形核來提高材料強度，從而達到減少合金元素使用，提高材料可持續性的目的。材料素化不但可以大幅度提升材料性能，還將對材料及器件的制造產生深遠影響。

　　原載于：《科技日報》