Nature Materials | 付恩刚和吕昭平团队合作，在材料抗辐照损伤机制研究方面取得进展

北京大学付恩刚团队和北京科技大学吕昭平团队合作，在材料抗辐照损伤机制研究方面取得进展，发现共格纳米粒子湮灭缺陷行为，揭示了其循环溶解再析出的缺陷湮灭机制，提出了通过超晶格纳米粒子动态无序-有序转变提高抗辐照损伤性能的全新材料设计策略。

研究成果以“共格超晶格纳米粒子可逆无序-有序转变实现超高抗辐照性能（Superior Radiation Tolerance via Reversible Disordering-Ordering Transition of Coherent Superlattice）”为题，于2022年5月30日发表在《自然•材料》（Nature Materials）上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-022-01260-y。

发展先进核能系统是我国实现碳达峰、碳中和目标和解决能源危机的重大需求和重要战略，其中重要的一环是研发高性能结构材料，特别是抗高温辐照的金属材料。核反应堆的结构材料在高温高剂量辐照等极端环境中长期服役且不可替换，其性能退化甚至失效与辐照空洞等典型缺陷的形成演变密切相关。长期以来，增强材料抗辐照能力的策略是通过引入界面来湮灭辐照缺陷，但在高温高剂量辐照下，界面不稳定性诱导缺陷累积与材料失效的这一瓶颈仍亟需解决。

针对这一科学问题，研究团队突破传统机制，通过在马氏体钢中引入完全共格结构的化学有序Ni（Al，Fe）金属间纳米析出相，在高温（400~600℃）辐照下，因其极低的形核势垒和极易发生的短程溶质重排主导的动力学行为，可快速进行有序-无序-有序循环动态转变；这种局域相变在限制溶质和点缺陷长程扩散的同时，通过增强溶质和缺陷的重组进而消除缺陷，并保持高密度析出相的动态稳定；最终在超高剂量离子辐照后仍无空洞，展现出超高抗辐照肿胀能力（图）。

图：在高温离子辐照环境下，含高密度Ni（Al，Fe）纳米粒子的超晶格钢展现出超高抗辐照肿胀性能

该研究成果对开发工程应用新型抗辐照材料以及深入理解辐照机制都具重要意义。