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先進核能系統中，材料的抗輻照性能是影響其運行安全的重要因素之一。2011年，日本福島核事故后，研發事故容錯核燃料（ATF）成為國際核能領域的焦點。納米層狀金屬陶瓷-MAX相材料具有獨特的微觀結構以及優異的宏觀特性。因此，近十年來，該類材料也被列入了新一代反應堆的候選結構材料，尤其是ATF的包殼材料，其輻照損傷效應也得到了廣泛的研究。

王晨旭研究員多年來一直從事離子輻照條件下MAX相材料的結構及性質研究，并基于高分辨透射電鏡和原子形貌探針等觀測方法，在原子尺度上揭示了這類材料在輻照條件下的微觀結構演化機制，推翻了此前國際上流行的輻照引起材料相分解的假說（Nature Communications 10, 1 (2019)）。

此外，王晨旭研究員通過第一性原理計算與實驗結果相結合，解釋了不同MAX相材料表現出抗輻照損傷差異性的原因，系統闡述了輻照造成部分MAX相材料非晶化的機理（Acta Mater. 98, 197 (2015)，Acta Mater. 128, 1 (2017)，Acta Mater. 144, 432 (2018)，J. Am. Ceram. Soc. 99, 1769 (2016)等）。

基于此前的工作基礎，最近，王晨旭研究員收到Applied Physics Reviews期刊邀請，以“Radiation Effects in MAX phases”為題，發表綜述文章。文章對十余年來國際上發表的關于各類MAX相材料在不同輻照條件下的微觀結構演化過程及機制、溫度效應對材料中缺陷產生及遷移的影響、各類結構因子對抗輻照損傷效應的作用、多種宏觀性質的變化等方面做了系統的總結，并對未來MAX相及相關材料的輻照損傷效應研究提出了全面且詳細的建議。該文已于12月7日發表（Appl. Phys. Rev. 7, 041311 (2020)），并被評為該期刊的特色文章（Featured Article）。

圖1. 典型MAX相材料Ti3AlC2在輻照條件下的相變過程

北京大學物理學院重離子物理研究所王晨旭研究員為文章的第一作者、通訊作者，美國斯坦福大學Rodney Ewing教授為文章的共同通訊作者，合作者包括哈佛大學Cameron Tracy博士。該研究得到了中科院寧波材料所黃慶研究員團隊和中科院沈陽金屬所王京陽研究員團隊在的大力支持，并獲得科技部“ITER專項團隊項目”和國家自然科學基金委面上項目及北京大學核物理與核技術國家重點實驗室開放課題的資助。

文章鏈接：

https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0019284

文章來源：北京大學物理學院

原創文章，作者：Gloria，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.zzhhcy.com/index.php/2023/10/24/ca333222dd/

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北大王晨旭研究院丨先進核能材料MAX相的輻照損傷效應重要進展

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