纳米金属质料依附其奇异的微观结构，，，，，，为先进核能系统提供了革命性的解决方案。。。。其内部海量的晶界犹如一个高效的“智能防御系统”，，，，，，能显著增强质料的抗辐照损伤能力，，，，，，抑制肿胀与氦脆，，，，，，同时赋予其更高的强度。。。。这些焦点优势使其成为开发更清静、更耐用、性能更卓越的未来核反映堆（尤其是聚变堆和第四代裂变堆）要害部件（如包壳和结构质料）的极具潜力的候选者。。。。然而，，，，，，当质料的晶粒尺寸减小至20纳米以下时，，，，，，经典的晶粒细化强化机制不再适用，，，，，，泛起所谓的“反霍尔-佩奇效应”，，，，，，导致质料强度不增反降，，，，，，并陪同着塑性急剧恶化，，，，，，致使强度与塑性之间泛起严重倒置关系。。。。这一恒久保存的科学难题与手艺瓶颈，，，，，，严重制约了纳米金属质料的工程应用。。。。

在此配景下，，，，，，j9九游会核电要害质料天下重点实验室牢靠成员卞西磊副研究员指导2024级博士研究生俞潇龙，，，，，，在纳米标准（晶粒尺寸小于20纳米）核电用要害金属质料强韧化领域取得主要研究希望。。。。相关效果以“Oxygen nanoclustering evades inverse Hall-Petch softening”为题，，，，，，在线揭晓于国际顶级学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications 16, 10602 (2025)）（影响因子：15.7）。。。。偕行评议中，，，，，，两位审稿人划分给予高度评价：“a piece of quite comprehensive work”（一个很是周全的事情）；；；“presents an interesting and intriguing finding”（泛起了一个有趣且引人入胜的发明）。。。。该研究事情由j9九游会联合西安交通大学、奥地利科学院Erich Schmid质料研究所、香港都会大学及北京科技大学等多家单位相助完成。。。。j9九游会为论文第一完成单位和通讯单位。。。。j9九游会质料科学与工程学院2024级博士生俞潇龙论文为第一作者，，，，，，j9九游会卞西磊副研究员、王刚教授、王庆研究员和西安交通大学刘畅教授为配合通讯作者。。。。

论文截图

研究团队独辟蹊径，，，，，，选择CoCrNi中熵合金为基体，，，，，，接纳磁控溅射手艺引入大宗间隙氧原子，，，，，，乐成制备出平均晶粒尺寸仅为3纳米的(CoCrNi)₈₇O₁₃模子合金。。。。研究发明，，，，，，氧原子在合金中并非匀称漫衍或形成脆性氧化物，，，，，，而是自觉形成了纳米标准的富（Cr, O）团簇。。。。这些富氧团簇通过“晶内-晶界”联念头制，，，，，，同步提升强度与韧性：一方面，，，，，，晶内团簇通过钉扎位错并增进其增殖，，，，，，实现强化；；；另一方面，，，，，，氧原子在变形中被拖曳至晶界富集，，，，，，通过增强键合并降低晶界能来稳固界面，，，，，，从而抑制了晶粒粗化、晶界滑移及剪切带的形成，，，，，，实现韧化（图1）。。。。

图1. “氧纳米团簇”设计战略示意图及微观结构表征

得益于这一奇异的“氧纳米团簇”结构，，，，，，该3纳米晶粒尺寸的合金同时实现了约3.6 GPa的超高屈服强度和凌驾50%的匀称压缩塑性，，，，，，乐陋习避了“反霍尔-佩奇软化”，，，，，，其综合性能显著优于现在已报道的种种面心立方纳米金属质料，，，，，，突破了目今金属质料的强塑性极限（图2）。。。。更主要的是，，，，，，该战略在FeCrNi-O和HfNbTiZr-O等多种合金系统中均展现出优异的普适性，，，，，，证实了“氧纳米团簇”可作为一种通用的纳米质料强韧化设计新范式。。。。

图2. CoCrNi-O合金力学性能

该研究效果不但为设计兼具超高强度和大塑性的纳米结构质料提供了全新的、通用的设计战略，，，，，，并且倾覆了“大宗氧元素导致金属脆化”的古板认知，，，，，，在极端工况下要求抗辐照、高强韧性的核反映堆要害质料等领域具有辽阔的应用远景。。。。

本事情是j9九游会核电要害质料天下重点实验室无序合金团队在纳米结构质料设计研究领域的系列突破之一，，，，，，获得了国家自然科学基金（52171159）、上海市自然科学基金（22ZR1422500）、上海市科技立异行动妄想（No. 24CL2901500）、上海市探索者妄想（No. 25TS1401900）、中国载人航天工程空间应用系统（KJZ-YY-NCL08）等项目的大力支持。。。。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-66181-1