纳米结构材料具有极高的强度，但低的韧性与延伸率成为制约其发展的瓶颈，因此，纳米材料塑性变形机制的研究成为力学与材料科学共同关注的重要课题。中科院力学所洪友士研究员课题组、中科院金属所卢柯研究员课题组近期开展的国际合作研究在纳米力学领域，特别在纳米材料塑性变形机制等方面取得了重要的进展。

    其研究工作表明，晶体结构与层错能显著影响纳米金属的塑性变形机制以及晶体缺陷构成。在低层错能纳米金属hcp-Co中，塑性变形机制包含点阵位错晶体学滑移和位错分解为不全位错与层错的两个过程，位错分解可发生于纳米尺度。热力学亚稳的fcc-Co中，应变诱导的马氏体相变和孪生变形，导致相变诱导塑性(TRIP)和孪生诱导塑性(TWIP)效应，共同引起材料的加工硬化，从而可提高纳米晶体的拉伸延伸率。同时，他们发现应变诱导纳米金属的机制为马氏体和孪晶造成的分割细化。这些特征与高层错能材料的位错滑移变形机制明显不同。

    纳米材料力学特性依赖于塑性变形机制、局域结构相变与晶体缺陷(孪晶、位错、晶界等)及其演化。该项研究对于纳米材料塑性变形机制的设计与控制、发展高性能的纳米结构金属材料从而拓宽其应用领域具有重要的意义。

    同时，上述工作也深化了具有自主知识产权的表面机械变形自纳米化技术的研究。相关工作已发表在材料科学期刊Acta Materialia (Wu X, Tao N, Hong Y, Liu G, Xu B, Lu J, Lu K, 2005, 53(3): 681-91)和Scripta Materialia (Wu X, Tao N, Hong Y, Lu J, Lu K. 2005. 52(7): 547-51)上。