我科學家采用冷凍電鏡技術研發出高性能合金材料 相關研究成果在《自然》發表

記者14日從西安交通大學獲悉，該校物理學院和機械結構強度與振動國家重點實驗室張磊教授團隊與山東大學、國家蛋白質中心等單位合作，采用冷凍電鏡技術在粘附類G蛋白偶聯受體激活通用機制方面取得重大進展。其相關成果以《粘附GPCR ADGRG2和ADGRG4的束縛肽激活機制》為題，4月13日在國際期刊《自然》在線發表。

aGPCR與Stachel序列相關的激活模式 受訪者供圖

該聯合研究團隊以鎳鈷(NiCo)合金作為模型材料，利用脈沖電沉積工藝，在面心立方單相雙主元固溶體合金中構筑出了由納米晶粒(晶粒尺寸26納米)及其內部多尺度成分起伏(1-10納米)組成的復合納米結構。制備中有意加劇的成分起伏促成了層錯能和晶格應變場的明顯起伏，其發生的空間尺度恰能有效地與位錯交互作用，從而改變了位錯動力學行為，使位錯運動呈現出遲滯、間歇、纏結的特征，促使其在納米晶粒內部有效增殖存儲，提高了材料的應變硬化能力。另一方面，由于位錯線不再平直均勻前行，而是粘滯滑移，一段段地“納米片段脫捕”，這一激活過程提高了位錯運動的應變速率敏感性，提升了應變速率硬化能力。

據張磊介紹，在應變硬化與應變速率硬化的共同作用下，該納米合金在超高流變應力水平上展現出獨特的強度與塑性的優化配置，達到了單相面心立方金屬，也包括傳統的溶劑—溶質固溶體前所未有的新高度：材料的屈服強度達到1.6GPa，最高拉伸強度接近2.3GPa，拉伸斷裂應變可達16%。要實現這樣的強塑性，過去要靠超高強鋼，但后者均為復雜多相、且易發生呂德斯帶形變和韌脆轉變。通過選擇合適的合金體系或制備工藝，這一結構-成分復合調控理念可望為新型合金材料的設計與開發開辟新的思路。

關鍵詞： 應變速率 位錯運動 硬化能力 合金材料 激活機制