燕山大学材料科学与工程学院先进结构材料中心王利民教授团队联合河北工业大学、中国科学院物理研究所等单位，依据熵调控设计方法高效精准地开发出兼具超高强度、高韧性、高热稳定性的铼（Re）基块体非晶合金。研究成果以“兼具陶瓷强度与金属韧性的块体金属玻璃”为题，发表在4月22日出版的Nature期刊上。该项工作得到国家及我省自然科学基金项目资助支持。

  非晶态材料作为物质的重要存在形态之一，由于其原子结构呈长程无序状态，展现出晶态材料难以实现的独特物理与化学性能。当前非晶材料的成分设计，主要依赖多组元“混乱原则”与深共晶经验规则，缺乏可预测的理论指导，难以摆脱低效率的试错式开发模式。突破传统经验范式，实现非晶合金成分的定向设计，是该领域亟待解决的核心科学问题，尤其在高温服役等极端应用场景中尤为关键。

  该研究创新性地提出一种由“熔化熵”主导的热力学驱动设计模型：基于低熔化熵相的结构遗传性原理，将混合热力学行为与组成元素的电子结构特征相耦合，进而实现对刚性短程有序构型的选择性稳定与调控。在此理论框架指导下，成功设计并制备出一类新型Re-Co-Ta-B块体金属玻璃，断裂强度约6.43GPa，达到陶瓷级别，同时保持了金属级断裂韧性。此外，该合金还表现出优异的高温稳定性与环境适应性，并在氧化及腐蚀环境中具备良好的性能稳定性，体现出卓越的极端环境服役潜力。

  该成果成功实现了兼具超高强度、高韧性与高热稳定性的铼基块体非晶合金设计与制备，突破了传统金属材料与结构陶瓷两者之间的强度与韧性边界。相关研究为极端环境结构材料的开发提供了新思路，在航空航天、高端装备制造等领域具有重要应用前景。