下一代技术需要能够根据具体任务需求量身定制的下一代材料。增材制造（或称3D打印）已经彻底改变了航空航天工程等行业，实现了以往难以想象的部件设计。然而，这项技术在很大程度上仅限于现有的金属合金。这是因为该工艺本身的复杂性会导致微观结构远非平衡态，从而难以预测其力学性能。合金微观结构的新研究

在一项新研究中，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的科学家及其合作者展示了一种克服传统增材制造工艺挑战的方法。通过调整成分复杂的合金（也称为高熵合金）中激光的扫描速度，该团队发现了一种引导金属凝固过程中原子分布的方法，从而在原子尺度上直接控制材料的性能。

该论文发表在《先进材料》（AdvancedMaterials）期刊上。

研究团队结合热力学建模和分子动力学方法，模拟了高熵合金（一种极具发展前景的金属材料）的3D打印过程，以确定冷却速率如何影响其内部结构。他们的研究发现，激光扫描速度可以控制原子锁定到位的方式。

激光速度如何影响材料性能

“提高激光速度可以加快冷却速率，”研究人员托马斯·沃辛解释说，“材料冷却速度越快，其重排到低能构型的时间就越短。这使得材料处于非平衡状态，而这种状态可以用来调节原子结构和最终的机械性能。”

快速冷却会使合金强度极高但脆性增加，而缓慢冷却则能形成更柔韧、更平衡的结构。这使得研究人员能够利用高熵合金独特的通用性，根据特定需求定制其性能。

这就像在坚硬的陶瓷砖和可弯曲的回形针之间进行调节：一种能抵抗外力但会突然断裂，另一种则会屈服并弯曲。研究人员仅通过调整这种特定金属合金的激光速度，就在单一材料中创造了如此丰富的性能。

对未来材料设计的启示

这项研究成果在金属材料设计方面取得了突破性进展。增材制造技术有望取代反复试验的方法，成为一个能够预先编程设计金属性能的平台。

“我们现在已经能够有效地设计出充分利用增材制造优势（如极快的冷却速度）的新型材料。”沃辛说道。

这种方法预示着材料科学新时代的到来，在这个时代，增材制造不仅是一种生产工具，更是国家安全和商业领域创新发展的引擎。

（逸文）