非晶材料是采用現代冶金快速凝固技術和設計理念開發出的新型金屬合金材料。它是一類沒有長程結構序的物態，經典的固體物理和材料科學的范式和理論基本不能用于理解和描述的金屬材料。非晶合金材料中原子的強關聯作用導致這類材料有極端和奇異的宏觀物理性質，如玻璃轉變、優異力學性能（接近理論極限的強度），抗腐蝕等化學性能、流變局域化、復雜的動力學行為等。這類材料的出現對傳統金屬物理和材料理論框架提出了挑戰。因此，非晶合金一直是材料科學和技術研究的前沿課題。近年來開發出的塊體非晶合金材料在強度、硬度、韌性、超塑性成型、軟磁、耐磨、耐腐蝕、抗輻照等方面具有顯著優于常規金屬材料的特質，在高技術、國防、信息和能源領域等方面的有重要應用前景。非晶態合金材料也揭開了非晶物理研究的全新篇章。
另一方面，非晶材料的探索方式也不同于傳統探索材料的方法。傳統探索新材料的方法主要是通過改變和調制化學成分，調制結構及物相、調制結構缺陷來獲得新材料。而非晶材料則是通過調制材料的“序”或者“熵”來獲得的新材料。如非晶合金就是典型通過快速凝固或者多組元不同元素的混合，引入“結構無序”而獲得的高性能合金材料。通過改變和調制“化學序”也可獲得性能獨特的新材料，無序高熵合金就是近年來采用多組元混合引入“化學無序”獲得的新型材料。這種通過調制材料的構型“序”或者“熵”的方法將會導致更多類似非晶新材料的發現，其基本的物理機制更值得關注和深入研究。
作者：中國科學院物理研究所 汪衛華
