研究领域：

金属材料是支撑现代工业发展的脊梁，尤其是高强高韧的金属材料在我国的基础设施、航空航天、国防军工等领域中有着广泛的应用。但近年来，金属材料的力学性能逐渐达到瓶颈。因而，克服强塑性不平衡、突破性能极限一直金属材料领域研究的热点，但更是难点。一方面，由局部组织严重塑性变形引起的微裂纹等缺陷不仅大大缩短材料的使用寿命，还增加了制造成本、造成资源浪费，并带来不容忽视的巨大安全风险，是制约材料性能提升和可靠性的瓶颈性问题。另一方面，基于细晶强化、位错强化等传统强韧化方法的作用已趋于极限，甚至造成负面作用。研究表明，将晶粒细化至超细尺度可以使其强度提升数倍，但随之带来了应变硬化能力的衰减或丧失，因而导致塑性不可避免地严重降低，尤其是在含脆性金属间化合物的双/多相材料中。同样严重的强塑性互斥矛盾也存在于高密度位错强化的金属材料中，因而阻碍着实际使用。近年来，将具有显著流变应力差异的软硬相间区域作为基元进行有序构筑而形成跨尺度的异质结构，为解决上述问题提供了全新思路。异质结构金属材料的变形过程和力学行为表现出诸多与均匀结构材料不同的特征，这些特性使得异构金属材料的强韧性远远优于传统均质材料。这些表明金属材料的跨尺度异质结构设计是一种极具潜力的强韧化方法。因此，开展多级异质结构金属材料的设计制备，探究其力学性能与使役性能，揭示微观变形与强韧化机理，攻克由裂纹、超细晶、高密度位错等因素造成的金属材料强度-塑性掣肘矛盾，对于创新强韧化理论和组织调控方法，推动先进基础材料提质升级，开发工业化的高强塑韧性金属材料具有重要的理论与实际意义。

科研成果：

聚焦前沿科学探索，面向国家重大需求，以多级（仿生）异质层片结构新材料的设计制备、强韧化机制及拓展应用等重要科学问题为主线。三项系列原创性成果包括：1）开发仿生鱼骨状异质层片结构共晶高熵合金，提出多级裂纹缓冲新机制，实现材料高强塑韧性，且具有优异的裂纹容限能力，显著提升结构材料的性能和安全性；2）提出一种基于微层片遗传工程的新型多级异质层片结构设计方法，攻克了超细晶共晶高熵材料的强塑性不平衡矛盾，揭示了潜在的增强增韧机制，拓展了先进异构新材料的理论前沿；3）通过纳米析出相工程及微层片遗传策略，成功制备出蚕茧状超纳位错网增强的多级异质层片结构，激活了多重新型的强韧化机制，避免高密度位错致使的强塑性不平衡难题，突破了传统共晶材料的强塑性记录。最后，将上述原创发现拓展应用，设计制备出超长尺寸的多级仿生纤维层状异构铜铬锆合金，攻克了该合金多重关键性能难以兼顾的长期技术瓶颈，指标达到并显著超越中国铁路标准中高铁接触线的行业标准，综合性能处于国际领先地位。

以第一/通讯作者在国际知名期刊发表SCI论文9篇，包括Science（ESI高被引论文，ESI热点论文）、PNAS（期刊推介论文）、Materials Today（2篇，ESI高被引论文）、Advanced Materials（封面文章）、Nature Communications（ESI高被引论文）、Journal of Materials Science & Technology、Material Research Letters、Journal of Materials Research and Technology。

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