钢铁：三位中国研究人员发现新特性——更高强度与更好延展性
科学。 两篇发表于享有盛誉的国际期刊《Nature Materials》的文章。巴里理工大学的 Matteo Villa 与丹麦技术大学的 Marcel Somers 以同刊文章形式在同一期刊上发表观点，并引发科学讨论
2026年7月28日
今年4月，来自香港大学和深圳南方科技大学的三位中国研究人员 Shuai Pan、Birbin He 和 Mingxin Huang 发表了一项题为“各向异性晶格畸变使超强马氏体钢具有延展性”的研究。该研究于4月16日发表于《Nature Materials》，这是世界上最负盛名的科学期刊之一，表明通过一种新的化学工程方法，钢铁可以获得更优异的性能。该方法着眼于马氏体的形成；马氏体是一种极其坚硬且高强度的晶体结构，通过极快速冷却（淬火）在钢中形成。
针对这篇中国论文，应《Nature Materials》邀请，两位学者发表了意见：丹麦技术大学孔根斯·吕瑟比校区土木与机械工程系的 Marcel Somers 教授，以及巴里理工大学机械、数学与管理系的 Matteo Villa 教授。
在文章中， “晶格畸变激活超强钢中的变形孪生”， 两位欧洲教授于2026年6月24日发表于《Nature Materials》的文章中，就中国作者于4月提出的观点之局限性，以及未来为进一步突破应开展的研究，表达了看法。这是对其专业能力的最高层级认可（该论文在线发表于期刊页面： https://www.nature.com/articles/s41563-026-02642-2 并可通过以下链接阅读： https://rdcu.be/fqap2）。Polba Chronicle 就此向两位作者之一、Poliba 的 Matteo Villa 提出了几个问题。
Villa 教授，中国研究的创新亮点是什么？
他们证明了马氏体结构——钢中能够获得的最强结构——不仅具有高强度，而且也可以具有可变形性。此前人们认为这在原理上是不可能的，因为这违背了高强度与可变形性相互排斥的原则。
您认为哪些方面尚不令人信服，或者在研究上仍需改进？
首先，前述证明是使用含有相当比例钴和镍的钢实现的。这些都是非常昂贵、且在绿色转型中需求极高的合金元素；因此，认为在钢铁生产中大规模使用它们并不现实。
哪些方面有必要进一步深入研究？
下一步目标是从原子尺度出发，深入研究这一行为背后的物理机制，以便能够在计算机上对其进行预测。这样就可以通过一次点击筛选大量成分，寻找那些能够被大规模生产并用于实际应用的材料。
科学的这一进展使巴里理工大学处于国际讨论的中心，围绕未来基础研究应采取何种方向，以便在未来开发出新一代钢铁；其用途与潜力仍有待全面发掘。
历史与特性. 钢铁是一种主要由铁和碳组成的铁基合金，是仅次于水泥的世界第二大使用材料。碳含量按重量百分比的变化，最高可达2.1%，决定了不同类型的钢。超过这一比例，则转变为铸铁。
钢材所具有的高强度，是通过将钢加热到高温（750-900 C°），随后迅速冷却而获得的，冷却方式可以是浸入水中、油中，或采用压缩空气。该过程称为淬火，早在荷马的《奥德赛》中就已有描述。这使材料内部形成一种非常坚硬但可塑性较差的结构，若被弯曲则很容易断裂，称为马氏体，其原子重新分布。
这些经验性工艺在许多个世纪里占据了兵器匠和铁匠的大量时间与经验。直到1740年，现代钢才被生产出来。
钢材的应用日益多样化，它一直是全球技术创新不可或缺的材料。战后汽车工业的快速增长（20世纪50/60年代）促进了其研究、质量提升与生产。
20世纪70年代，人们关于马氏体是钢材理想结构的看法突然发生了改变。研究发现，通过对钢进行处理，使其至少部分保留高温下存在的原子结构，会带来进一步优势：高强度与高延展性得以兼具。这一发现尤其对交通运输领域具有革命性意义。
应用. 现代“工程化”钢材不再仅仅是一种高强度材料，而是一种在汽车事故中能够通过变形吸收大量动能后才断裂的材料。二十年前本可能致命的事故，如今往往对乘客安全影响甚微。
作者是谁.
马塞尔·A.J.·索默斯, 1960年生，1989年在代尔夫特理工大学获得博士学位。自1997年起担任丹麦技术大学正教授，并领导材料与表面工程研究组。其发表了360余篇科学论文，共同发明约20项专利，并共同创办了两家专业公司。他获得了多项国际荣誉，包括多枚享有盛誉的奖章，并于2022年被丹麦女王授予骑士称号。
Matteo Villa, 1985年生，2014年在丹麦技术大学获得博士学位，经过十年的学术经验后，于2024年被聘为巴里理工大学冶金学副教授。作为70余篇科学论文的作者及1项专利的共同发明人，他的研究主要聚焦于金属物理学的研究。他的工作在国际上享有认可，尤其因其在理解钢中马氏体转变方面所作的科学贡献而受到关注。