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国家杰出青年科学基金获得者李秀艳——
探索纳米金属材料的奥秘
发布时间:2022年11月30日  信息来源:辽宁日报
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  发现受限晶体结构,被评为中国十大重大科学进展;参与研发高性能钢铁材料,满足国家重要工程急需;主持国家自然科学基金等项目十余项,在《科学》等权威刊物上发表论文80余篇……这些成绩和荣誉的背后,有一个共同的名字——李秀艳。作为中科院金属研究所研究员、沈阳材料科学国家研究中心副主任,43岁的她,因在极小尺寸纳米金属研究上取得突破性成就,今年再获国家杰出青年科学基金项目资助。

  纳米金属材料是把金属材料的微观结构尺寸做到纳米级别,这样金属材料的强度就可以大幅提升。李秀艳说,纳米金属材料结构是一种普适性结构,其理论发展空间巨大。但因对其稳定性的研究举步维艰,国际学术界甚至出现“纳米金属已经死亡”的论调。

  面对稳定性差这个限制纳米金属发展的瓶颈问题,李秀艳和团队通过系统研究,提出稳定纳米金属的新方法。“我们发现,在临界尺寸以下,与一般人认为的越小越不稳定相反,金属材料的晶粒尺寸越小,其稳定性反而越高。”她也因此坚信,金属材料的晶粒尺寸是可以做到更小的,那里存在一个极限。虽然有点像大海捞针,但她认为深邃的海面下是有这样一根针的。随后,她和科研团队发现了一种新型亚稳态固体结构——受限晶体。这一发现表明,除非晶固态外,多晶金属在晶粒极细时还存在另外一种亚稳固态,其稳定性远高于非晶,这为探索材料结构开辟了新空间,也为发展高温高强材料提供了机遇。该发现在学界引起轰动,被认为是材料领域的“变革性突破”。

  探索未知是非常难的过程。首先就是样品制备问题,通常的设备在处理金属材料时晶粒尺寸只能做到100纳米到200纳米左右,很难进一步细化。李秀艳带领团队自主开发出高压扭转设备,成功地把材料晶粒尺寸做到了10纳米以下。为搞清楚这时材料的微观结构到底是什么样,她花了将近3年时间,终于发现了晶粒尺寸极限下材料的受限晶体结构。

  李秀艳目前担任国家重点研发计划项目首席科学家,“我希望能够在极小尺寸纳米金属研究上取得更多突破,提高金属材料性能。”她自信地说。