在纳米尺度下，中国科学院首次发现 Kelvin 晶体，颠覆金属稳定认知

IT 世家 3 月 1 据日报报道，在研究纯铂晶体时，中国科学院金属研究所研究员李秀艳团队首次发现了纳米尺度。 Kelvin 晶体的存在，并且得到证实 Schwarz 晶体是一种比例 Kelvin 亚稳态结构，晶体更加持久，更加普遍。

这项研究揭示了极小纯铂晶体的几何形状与稳定性之间的密切关系，为纳米多晶金属材料的设计和性能优化提供了一个全新的理论框架。

百年理论突破：从 Kelvin 到 Schwarz 的范式转移

科学家的 Kelvin 猜测是一种多晶体材料，它构思了一种由截掉顶角的八面体(截角八面体)形状的晶体，就像一座按照完美图纸搭建的积木城堡。

长期以来，Kelvin 猜测被认为是描述金属中稳定晶体堆放的合理方案，因为它的极小面条件和边缘和顶部界面张力均衡。基于这种猜测构建的多晶材料结构，即 Kelvin 晶体，一直被认为是金属中唯一可能的稳定形状。然而，李秀艳团队的研究挑战了这种传统认知。

通过冷轧和低温高压扭转技术，李秀艳团队将纯铂晶粒细化到不同的尺度。透射镜显示，Schwarz 通过高密度孪晶网与极小晶页的协同作用，晶体显示出更强的热稳定性。

4 纳米：仍保持 Kelvin 晶体锐利的棱角特征。这一发现首次验证了纳米尺度下的纳米尺度。 Kelvin 晶体的存在。

2-3 纳米：晶界呈现随机流形结构，形成 Schwarz 晶体。这个发现说明，Schwarz 在纳米尺度下，晶体是一种 Kelvin 亚稳态结构，晶体更加持久，更加普遍。

该团队进一步研究揭示了两种晶体结构在热稳定性方面的显著差异。Schwarz 由于晶体极小的晶体边界与排列紧密的孪晶网络相结合，可以有效平衡各种晶格和热涨落带来的驱动力，从而显著提高结构稳定性。

相比之下，Kelvin 当高温或热涨落被放大时，晶体由于其晶界能量的多种多样，易发生失衡。

这项研究不仅验证了纳米尺度。 Kelvin 晶状体的存在，更加暴露 Schwarz 在纳米多晶金属材料中，晶体是一种更持久、更普遍的亚稳态结构。

这一发现对于了解晶体几何结构及其晶体网络在纳米尺度下的稳定多晶金属功能具有重要意义，为纳米金属材料的设计和性能优化提供了新的思路。

《物理评论快报》上发表了《纳米尺度上晶粒几何形状对多晶铂稳定性的影响》的相关研究成果。IT 家庭论文地址：

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.056101

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