望著茫茫天宇、壯麗山河，從古至今，多少人在思索：世界萬物是由什么構(gòu)成的？從16世紀(jì)末光學(xué)顯微鏡誕生，到20世紀(jì)電子顯微鏡出現(xiàn)，人們能夠清晰分辨出單個原子，那么，有沒有一個“超級顯微鏡”，可以看到更微小的物質(zhì)空間呢？

在位于粵港澳大灣區(qū)中部的廣東東莞，就有這樣一個探索材料微觀組織奧秘的大科學(xué)裝置——中國散裂中子源。而由東莞理工學(xué)院投資8000萬元，與中國散裂中子源及香港城市大學(xué)共同研發(fā)建設(shè)的多物理譜儀就是一臺研究材料、能源和生命科學(xué)的 “國之重器”，是國內(nèi)首臺中子全散射譜儀。多物理譜儀系統(tǒng)負(fù)責(zé)人殷雯研究員介紹，多物理譜儀就是觀看原子世界的“超級顯微鏡”，對探索前沿科學(xué)問題、攻克產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)、解決“卡脖子”問題具有重要意義。其設(shè)計通量是同功率英國散裂中子源ISIS全散射譜儀GEM的4到5倍，分辨率與兆瓦級美國散裂中子源SNS全散射譜儀NOMAD相當(dāng)。

2021年10月，多物理譜儀開展了第一輪用戶實驗課題征集。共收到123項課題申請，評審?fù)ㄟ^實驗課題44項，其中東莞理工學(xué)院課題17項。依托多物理譜儀，清華大學(xué)、東南大學(xué)、華中科技大學(xué)、南方科技大學(xué)、廈門大學(xué)、上海大學(xué)、上海交通大學(xué)、蘇州大學(xué)、中南大學(xué)、中國石油大學(xué)等眾多一流高校及科研機(jī)構(gòu)的科研團(tuán)隊與東莞理工學(xué)院合作，共同開展金屬材料、能源材料、功能材料、納米催化材料等領(lǐng)域的科學(xué)研究。目前，首批用戶課題實驗已完成，部分實驗成果已發(fā)表在Nature Sustainability，Nano Energy，Scripta Materialia, Journal of Chemical Physics, Journal of Energy Chemistry等國際頂級學(xué)術(shù)期刊上，有力推動了東莞理工學(xué)院材料學(xué)科的發(fā)展。其中，首篇用戶實驗成果由東莞理工學(xué)院王浩亮博士團(tuán)隊發(fā)表，在冶金材料領(lǐng)域TOP期刊《Scripta Materialia》上發(fā)表論文《Nano-precipitation leading to linear zero thermal expansion over a wide temperature range in Ti22Nb》，該研究利用多物理譜儀表征材料微觀結(jié)構(gòu)的巨大優(yōu)勢，精確鑒定了線性零膨脹Ti22Nb鈦合金中的物相組成及晶體結(jié)構(gòu)。證實了β型鈦合金中依靠溶質(zhì)元素擴(kuò)散遷移形成的等溫αiso相也具備調(diào)控?zé)崤蛎浵禂?shù)的功能，在寬溫域線性零膨脹鈦合金特殊熱膨脹性能形成機(jī)理方面取得突破性進(jìn)展。

（圖.Ti22Nb合金通過析出納米尺寸第二相獲得的寬溫域零膨脹性能）

東莞理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院宋成浩博士在冶金材料領(lǐng)域TOP期刊《Scripta Materialia》上發(fā)表題目為《A new hot-rolled lightweight steel with ultra-high strength and good ductility designed by dislocation character and transformation strain》的研究論文。該研究團(tuán)隊利用中子衍射技術(shù)表征材料微觀結(jié)構(gòu)的巨大優(yōu)勢，精確表征并計算了3種鋼的殘奧體積含量、位錯密度及各位錯類型的占比，發(fā)現(xiàn)5Si中錳鋼熱軋板具有良好塑性的原因除了傳統(tǒng)的TRIP效應(yīng)外，相比于不加Si和加Al的中錳鋼還具有高螺型位錯含量，提高了馬氏體的變形能力以及加工硬化能力。本研究突破了傳統(tǒng)加Si惡化鋼性能的觀點，為未來新型高強(qiáng)塑性鋼鐵材料的研發(fā)提供了從調(diào)控位錯狀態(tài)角度設(shè)計材料的新思路。

（圖. 5Si中錳鋼熱軋板力學(xué)性能及與其它中錳鋼熱軋板的對比）

東莞理工學(xué)院環(huán)境與建筑工程學(xué)院邱永福教授與廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院喬羽課題組（孫世剛院士團(tuán)隊）共同開展了“超越傳統(tǒng)二次電池體系中陰離子氧化還原活性相關(guān)新型高比能鋰/鈉離子電池正極材料”中子衍射譜實驗研究，測試采集了16個中子衍射及3個中子對分布函數(shù)（PDF）高質(zhì)量樣品信息譜，為深度剖析新型材料的結(jié)構(gòu)演變提供了有效的信息，有助于進(jìn)一步認(rèn)識材料的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系以及更好設(shè)計新型電池材料。課題組對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析后，有望產(chǎn)出新成果。

據(jù)悉，2022年上半年多物理譜儀的實驗申請數(shù)量明顯增加，競爭更為激烈。目前，評審工作已經(jīng)完成，東莞理工學(xué)院上機(jī)實驗項目將超過25個，實驗上機(jī)時間也將較第一輪大幅增加。科技創(chuàng)新研究院多物理譜儀用戶辦公室正全力協(xié)助研究人員研發(fā)新的實驗環(huán)境設(shè)備，完善實驗設(shè)施，拓展實驗功能，發(fā)掘更多的實驗領(lǐng)域，動員更多的高水平高校及科研單位與東莞理工學(xué)院開展科研合作，力爭產(chǎn)出更多高水平科研成果，并積極探索與東莞本土大型企業(yè)進(jìn)行長期合作，開展產(chǎn)業(yè)急需的新能源材料的前沿研究，為戰(zhàn)略性科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐。（撰稿：魏亞東）