4月13日，Nature杂志系列子刊Nature Communications发表北京工业大学材料与制造学部固体微结构与性能研究所韩晓东教授(共同通讯作者)、毛圣成研究员(共同通讯作者)与浙江大学张泽院士(共同通讯作者)课题组原子分辨原位高温力学实验系统的研究成果"Timely and atomic-resolved high-temperature mechanical investigation of ductile fracture and atomistic mechanisms of tungsten"。

原子是组成固体物质的基本结构单元，获得直接的外场作用下原子分辨的材料显微组织结构演化规律，是显微学、材料科学及物理学、化学乃至生命科学等领域亟待实现的关键方法学目标，也是新材料设计和工艺优化的重要科学依据和基础。原子分辨高温力学原位研究方法是国际瓶颈技术，也是相关领域重大科学难题。本研究针对典型高温结构材料镍基单晶高温合金的服役温度1150℃，成功研制出世界首台套且唯一（unique technique）的“原子分辨原位高温力学研究系统”，填补了国际领域空白；解决了透射电子显微镜毫米限域空间范围内高温场与应力场同时施加所面临的高温场局域化、热膨胀致样品断裂、热扩散导致力驱动器失效等系列世界性技术难题；设计并制备了系列智能显微芯片，首次获得1200摄氏度以上高温、材料变形机理的原子分辨的原位研究能力，实现了0到1的突破。该系统和方法具有原创性，拥有国际领域完全自主知识产权，获授权美国发明专利3件、国际PCT专利1件、中国专利29件。该方法被基金委验收专家组评价为“达到国际领先水平”。

应用该系统，针对BCC结构金属高温下脆性—韧性断裂转变机理基础科学问题开展系统研究，首次在原子层次实验发现金属钨韧性断裂机理，揭示了BCC—FCC相变及FCC结构中位错运动协同钝化裂纹的韧性断裂方式，在传统高温提高螺位错可动性诱导韧性断裂理论的基础上，在钨中发现了新的高温韧性断裂机理。