近日, 我校新金属材料国家重点实验室合金设计与模拟梯队吕昭平、吴渊教授团队与浙江大学合作者的研究成果,在《Nature Communications》上发表. 材料科学与工程学院无机非金属结构材料梯队李妍教授团队与清华大学合作者的研究成果也在《Nature Communications》上发表.祝贺老师们！

PART1 吕昭平、吴渊教授团队研究成果介绍

弹性稳定性是晶体固体对外部刺激的结构响应的基础，包括熔化、初期塑性和断裂。这项工作中，我校吕昭平课题组与浙江大学联合提出，利用原位力学测试和透射电子显微镜的原子分辨率表征，研究一系列高熵合金（HEAs）的弹性稳定性。在拉伸载荷作用下，当弹性应变达到~10%时，HEA晶格的有序性突然消失。这种弹性应变诱导的非晶化，与先前报道的位错介导的弹性不稳定和缺陷积累介导的非晶化形成对比。结合第一性原理计算和原子分辨率化学映射，发现弹性应变诱导的非晶化与HEAs的局部原子环境不均匀性导致的位错成核抑制密切相关。本项研究结果诠释了弹性不稳定性和初期塑性等物理力学现象的基本性质。

TiHfZrNb试样的弹性应变诱导非晶化

主元素数不同的样品，应变致晶格演化

本研究揭示了在约10%的弹性应变下，高熵合金晶格会经历非晶化转变。这种非晶化过程与传统的位错介导的塑性变形不同，为高熵合金的力学行为提供了新视角。研究还发现，合金中主要元素的数量是触发非晶化的关键因素，且合金的局部原子环境不均匀性是抑制位错形核的主要原因。这些发现不仅增进了对高熵合金弹性不稳定性的理解，也为设计新型高性能合金材料提供了新思路。

 HEAs中的局部不均匀性

三元TiZrNb合金，原子尺度元素分布分析

吕昭平、吴渊教授介绍

吕昭平，教授，博士生导师，国家自然基金委创新群体负责人，国家重大人才工程入选者。长期从事金属结构材料研究，在材料设计、组织调控和强韧化原理上取得了重要进展。发展了共格强有序微结构强韧化、有序无序耦合效应强韧化金属材料及组织结构调控的理论和方法，研发出系列高强韧的高性能金属结构材料。在《Nature》、《Science》等学术期刊上发表论文300余篇，总引用33000余次，授权中国发明专利60余件；做国际学术大会主旨和特邀报告70余次，承办/协办国际会议30余次。获国家自然科学二等奖2项、教育部自然科学一等奖和二等奖各1项。一项成果入选2017年中国科学十大进展。

吴渊，教授，博士生导师，国家重大人才工程入选者。主要从事非晶合金、高熵合金，先进金属材料的纳米析出与相变韧塑化及其原子级精细结构表征相关研究。在Nature，Advanced Materials等学术期刊上发表论文200余篇，SCI他引9000余次，授权专利30余项。

PART2 李妍教授团队研究成果介绍

清洁、可再生能量的收集与转化是能源发展的重要方向，利用湿气发电技术可实现清洁能源的高效利用，然而如何将电能进行收集和存储是湿气发电技术目前研究和发展的关键。在这项工作中，基于聚电解质材料吸附水分后的自发离子扩散和石墨烯的双电层储能机制，开发了一种自发获取、转化并存储能源的一体化器件，实现了大气环境中120小时超长湿气诱发电容储能，为新型便携式电子设备提供了高功率输出，并兼具柔性和长寿命的清洁能源驱动装置。

（a）三个器件集成于手表腕带中，作为电源驱动电子手表的照片

（b）湿气发电储能一体化器件工作过程示意图

（c）器件在不同外加电阻下的输出功率

（d）器件的长时间电压稳定性

（e）集成器件为商用温湿度计供电并通过蓝牙将数据传输到智能手机

主要研究结论包括：

（1）基于湿气诱导聚电解质离子扩散产生电势的现象，和多孔石墨烯的双电层储能能力，开发了湿气驱动的发电和储能一体化柔性器件。该器件在自发收集环境中的水分后产生电能，并将电能存储在器件内部；

（2）在环境湿度为90%RH时，聚电解质产生了0.9V的电压输出，能有效抑制石墨烯储能器件的自放电效应，120h后器件的电压保持率高于96.6%；

（3）在电流密度为10μA/cm2时，器件表现出138.3mF/cm2的高面积比电容。同时，由于发电和储能的协同效应，其功率输出达到了49.4 μW/cm2，超越了单一的发电或储能组件；

（4）该器件表现出了优异的机械柔韧性，在180°弯曲1000次循环下电压保持率接近~100%；

（5）采用激光直写和丝网印刷等工艺实现了大规模的器件集成，72个串联组成的柔性器件阵列在空气中输出电压可达60V，能直接为可穿戴设备和传感器供电。

上述研究和发现提出了一种新型的自发电与储能一体化器件开发策略，为自发获取清洁能源开发功能器件领域注入了活力。

李妍教授介绍

李妍，教授，博士生导师，无机非金属材料系教师党支部书记。曾获全国无机非金属材料专业青年教师讲课比赛一等奖，“北京市优秀人才”项目，入选英国皇家化学会物理化学类TOP1%高被引中国作者。长期从事新型低维纳米材料的绿色制备、结构与表界面调控、发光与储能等性能研究工作。作为项目负责人承担多项国家级、省部级和企业委托项目。以第一作者或通讯作者在Nature Communications、Advanced Materials、ACS Energy Letters等国内外期刊上发表论文40余篇，一篇论文入选“中国百篇最具影响国际学术论文”。