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　　【仪表网 仪表研发】金属材料是人类文明的标志，不仅推动人类的生产力的进步，同时也对整个社会文明也起着正面导向的作用， 非合金材料，即金属玻璃或液态金属，这种材料是通过调制材料结构“序”或“熵”这一全新途径和理念而合成的，兼具玻璃、金属、固体、液体等物质特性的新金属材料。
 

　　其打破了传统金属材料从成分和缺陷出发设计和制备的思路，把金属材料的强度、韧性、弹性、抗腐蚀、抗辐照等性能指标提升到新的高度，改变了古老金属结构材料的面貌。非晶、高熵等无序合金在基础研究和技术应用中已表现出重要意义和战略价值，在能源、信息、环保节能、航空航天、医疗卫生和国防等高新技术领域发挥着愈加重要作用。
 

　　非晶合金材料的研发出现过 4 次高峰，第 4 次高峰期在 2000 年以后，由美国和中国主导，中国近年非晶合金研发占比约 76%；主要技术和进展涉及铁基、铜基、锆基等大块非晶合金制备和应用、带材在配电变压器、软磁芯方面的大规模应用，高熵合金材料、高熵非晶材料的发明，以及熵调控研发无序合金等概念的提出等。
 

　　近日，南京理工大学材料学院/格莱特研究院纳米晶与非晶合金团队冯涛教授携手Horst Hahn院士等开展国际间合作研究并取得最新进展：通过纳米结构化可以实现非晶合金材料的能量提升，进而全面提升非晶合金电催化活性(图1)，相关研究成果以“Nanostructured Metallic Glass in Highly Upgraded Energy State Contributing to Efficient Catalytic Performance”为题，在线发表在《先进材料》(Advanced Materials)上。南京理工大学为第一完成单位，博士生裴超群为该项研究工作的第一作者，冯涛教授，陈双琴助理教授，以及孙保安教授(中科院物理所)为共同通讯作者，其他作者包括我校材料学院兰司教授等。
 

　　非晶合金(又称金属玻璃)具有丰富的低配位活性位点和高Gibbs自由能，是极具应用前景的一种新型催化剂候选材料。但目前对具有无序原子结构的非晶合金催化活性的调控仍存在着巨大挑战。
 

图1. 脉冲电沉积Ni-P纳米非晶合金（NG）的结构、能量状态及其在尿素氧化反应（UOR)中的效果。实验结果表明结构优化的Ni-P NG在UOR反应中的阈值电压可低至1.36 V@10 mA cm-2, Tafel斜率为13 mV dec-1，为当前报道的Ni基合金之最
 

　　纳米非晶是由著名材料科学家H. Gleiter教授提出的材料新概念，在非晶材料中引入大量纳米尺度的界面形成独特的原子结构，使传统非晶材料具备新颖的物理、化学性质，具有诱人的应用前景。
 

　　纳米非晶团队(Hahn、冯涛、兰司等)推进深度国际合作，近年来在纳米非晶合金材料制备、结构表征以及性能研究领域取得了一系列重要成果。开发了除惰性气体冷凝法和磁控溅射法以外的第三种纳米非晶合金制备技术—多相脉冲电沉积法(中国发明专利授权号：ZL201610597600.X；Mater. Res. Lett. 2017, 5:293)；揭示了纳米非晶合金的结构不均匀性及内部类固相与类液相两相共存和相互转化的规律(Comm. Phys. 2019, 2:117)；发现了纳米非晶合金显著的β弛豫及超强拉伸塑性(Nano Lett. 2021, 21:6051)等(图2)；首次制备出尺寸达厘米级大块Pd-Ni-P纳米结构非晶合金(JMST, 2022, 125)。
 

图2. 脉冲电沉积Ni-P纳米非晶合金的增强β弛豫现象及高达10.5%的拉伸塑性
 

　　上述工作得到了国家自然科学基金项目、校自主科研专项、江苏省自然科学基金项目等资金支持。
 
资料来源：南京理工大学