具有卓越机械强度的材料通过提供广泛应用的切割和钻孔工具、结构部件、防护涂层和磨料，对于现代工业和科学企业的许多领域至关重要。固溶强化是一种行之有效的提高金属硬度的方法，通过引入溶质原子在晶格中产生局部扭曲，阻碍位错运动和塑性变形，从而提高强度但降低延展性和韧性。

与此形成鲜明对比的是，维氏硬度HV>40GPa的超硬材料通过脆性键变形决定的独特机制表现出高强度但低韧性，展示了经典的强度-韧性权衡困境的另一个突出场景。解决这个较少探索和了解甚少的问题提出了一个艰巨的挑战，需要一种可行的策略来调整这些强而脆的材料中的主要承载键，以实现峰值应力和相关应变范围的同时增强。

吉林大学张侃教授团队结合实验和理论方法，展示了一种化学调节固溶体方法，可同时提高基于超硬过渡金属二硼化物TaB的三元Ta1-xZrxB2的硬度和韧性2.这种惊人的现象是通过引入电负性低于溶剂原子Ta的溶质原子Zr来实现的，以减少压痕过程中主要承载BB键上的电荷耗尽，从而导致长时间变形，从而产生明显更高的应变范围和相应的峰值压力。

张说：“这一发现凸显了溶质和溶剂原子的适当匹配的相对电负性在同时强化和增韧方面的关键作用，并为合理设计一大类过渡金属硼化物的增强机械性能开辟了一条有希望的途径。”。“这种通过溶质原子诱导主要承载键合电荷的化学调节来同时优化强度-韧性的策略预计将适用于更广泛的材料，例如氮化物和碳化物。”

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