En omfattande legering gör materialutvecklingen mer beroende av knappa resurser. Legerade material med komplicerade sammansättningar är också svåra att syntetisera och återvinna. Med ökad legering, materialkostnaderna fortsätter att stiga medan fastighetsförbättringar planar ut. Av dessa anledningar, material hållbarhet, speciellt metaller, har nyligen fått mer och mer uppmärksamhet.

I en studie publicerad i Vetenskap , Prof. Li Xiuyan och Prof. Lu Ke från Shenyang National Laboratory for Materials Science (SYNL), Institutet för metallforskning vid den kinesiska vetenskapsakademin föreslår förbättring av materialegenskaper genom förtydligande, en metod för att skräddarsy stabila gränssnitt mellan korn i olika längdskalor genom att använda färre eller inga legeringselement.

Plainification skulle främja material hållbarhet genom att sänka materialkostnaderna, öka resursoberoendet och förbättra materialåtervinningsbarheten.

Även om den underliggande principen för förtydligande är sund, det står inför utmaningar på grund av den inneboende instabiliteten hos mikrostrukturer på nanometerskala där egenskapsvariationerna ökar dramatiskt.

Tidigare studier av Prof. Li Xiuyan och Prof. Lu Ke, publiceras i respektive Vetenskap under 2018 och Phys. Rev. Lett . under 2019, avslöjade att korn i nanostorlek i ren koppar och nickel framställda av plastisk deformation uppvisar anmärkningsvärd termisk och mekanisk stabilitet mot förgrovning under en kritisk kornstorlek, tack vare en autonom korngränsrelaxation till lågenergitillstånd som undertrycker dislokationskärnbildning. Sådan stabilisering stärker metaller på ett sätt som skiljer sig från hur legeringar motstår dislokationsglidning.

Detta fynd erbjuder nya möjligheter för att utveckla stabila nanostrukturerade metaller och legeringar med nya egenskaper, som ligger till grund för förtydligandestrategin.

Som chefsforskare, Prof. Li Xiuyan leder nyckelforsknings- och utvecklingsprojektet om "Lättning av material med lågenergigränssnitt, " som har fått ekonomiskt stöd av ministeriet för vetenskap och teknik (MOST) sedan 2018.