像陶瓷一样耐磨、像金属一样韧：我国科学家造出“矛盾体”铼基非晶合金
前言
陶瓷很硬但一摔就碎，金属很韧但容易变形。有没有一种材料既硬又韧？中国科学家做到了，还登上了《自然》（Nature）杂志。
材料强度—韧性关系的Ashby图。基于熔化熵制备兼具陶瓷强度和金属韧性的耐高温铼基块体非晶合金
在材料科学的世界里，科学家们一直梦想找到这样一种材料：它像陶瓷一样坚硬耐磨，又像金属一样柔韧不易断裂。然而，这两种特性通常水火不容——陶瓷虽硬，却很脆；金属虽韧，却容易变形。
如今，这个难题被我国科学家突破了。
在国家自然科学基金（批准号：52127808、52471185、52271155等）的资助下，燕山大学王利民、刘日平教授团队提出了一种全新的非晶材料成分设计思路——一种由“熔化熵”主导的热力学驱动设计模型，摆脱了传统的“试错式”开发缺陷，成功研制出一种新型铼基块体非晶合金（具体成分为Re-Co-Ta-B）。相关成果于2026年4月22日发表在顶级期刊《自然》上。
这种新材料有多厉害？我们用数据说话：
强度达到陶瓷级别：断裂强度约6.43GPa。作为对比，超高强度结构钢的强度通常在1GPa左右，6.43 GPa意味着每平方厘米可以承受约65吨的重量而不破坏。
韧性保持金属水准：断裂韧性约30 MPa·m1/2。不会像陶瓷那样一裂就碎。
高温性能出色：在高达900K（约627℃）的环境下，仍然保持约4.4GPa的高强度。许多金属在如此高温下早已“软脚”，它却依然坚挺。
耐腐蚀、耐氧化：在恶劣环境中也能稳定服役。
这项突破背后的科学创新是什么？
传统的非晶合金设计很大程度上靠“碰运气”——根据经验把多种元素混在一起，试到成功为止。而该研究提出了一种由“熔化熵”主导的热力学模型，将混合热力学行为与组成元素的电子结构特征相耦合，实现对刚性短程有序构型的选择性稳定与调控。这就像从“随便拼凑”升级到了“按图纸施工”。
为什么说这项研究意义重大？
它第一次真正打破了金属材料“强度与韧性不可兼得”的传统认知，也打破了陶瓷和金属之间的性能边界。未来，这种铼基非晶合金有望用于航空航天、高端装备制造等对材料性能要求极为苛刻的领域——比如火箭发动机的高温部件、深海探测器的耐压壳体等。
（内容来源：工程与材料科学部 编辑：功能材料科技创新服务平台）