纳米尺度非晶合金材料的断裂行为长期存在实验与理论模拟的关键参数分歧：分子动力学模拟显示断裂模式由长径比（L/D）主导，而实验观测表明直径（D）是决定性因素，这一矛盾严重制约对非晶纳米材料断裂机制的理解和力学性能调控。针对该难题，前沿交叉科学研究中心联合北京计算科学研究中心、中国科学院力学所开展合作研究，首次揭示热历史差异是导致分歧的核心机制。研究团队通过运用团队前期发展的融合分子动力学与蒙特卡洛热循环退火算法，突破传统模拟方法的时间尺度限制，成功制备等效淬火速率跨越8个数量级（10⁴-10¹² K/s）的非晶合金纳米线样品，证实高淬火速率样品断裂受长径比控制（与模拟一致），而低淬火速率样品断裂由直径主导（与实验相符），由此解决了纳米尺度非晶合金断裂模式尺寸依赖性的模拟与实验分歧。微观分析表明，这种差异源于本征塑性区宽度（δ₀）的变化规律：高淬火速率下δ₀受长径比调控，低速率下则仅与直径相关。研究团队进一步提出了纳米结构非晶合金断裂行为与尺寸及热稳定性关联的普适模型。该成果从热力学稳定性视角揭示了非晶材料微观变形机制，建立了纳米尺度非晶合金力学性能预测模型，为发展热稳定性可调控的非晶纳米器件提供了理论支撑。

    相关研究以"Size- and Stability-Dependent Fracture Scaling in Nanoscale Metallic Glass"为题发表于材料科学期刊《Acta Materialia》2025年第292卷（DOI: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2025.121046），北京计算科学研究中心孙乐川博士为第一作者，中国科学院宁波材料所前沿交叉科学研究中心管鹏飞研究员和中科院力学所王云江研究员为共同通讯作者。研究工作获国家杰出青年科学基金（T2325004）、国家自然科学基金（52161160330、12472112）及中国科学院战略性先导科技专项（XDB0510301、XDB0620103）支持。

图1 断裂模式分类及尺寸相关的断裂模式。 a) 通过剪切平面法向与加载方向之间的夹角θ来定义剪切带模式和颈缩模式。b) 由θ值确定的断裂机制。图中符号的颜色和大小均表示θ的大小。