微尺度材料的力学性能与变形机制是材料科学领域中的研究热点。近年来，新型微电子器件与微机电系统（MEMS）的发展要求进一步减小所用材料的特征尺寸。因此，理解和揭示微尺度材料在服役过程中结构变化和力学损伤成为高性能微结构开发和应用的关键，也是当前材料科学领域必须面对的挑战。
相对于面心立方（FCC）金属，体心立方（BCC）金属具有更高的强度与高温力学性能，使得其在微电子器件中有重要的潜在应用价值。在室温和较高温度下，大块体心立方金属的变形通常由位错主导；变形孪晶作为一种重要的变形机制仅仅发生在低温和高应变速率（如冲击载荷）情况下。然而在小尺度下，体心立方金属的变形机制目前为止了解的还不透彻。
最近，张泽院士、毛星原教授和王江伟博士在由美国匹兹堡大学、浙江大学电镜中心,佐治亚理工学院以及德雷塞尔大学组成的科研团队开展了一系列合作研究。通过巧妙的实验设计，他们成功开发了一种在透射电镜中原位制备金属基（如FCC、BCC）纳米线的方法；在此基础上，以纯钨（W）为模型材料，利用原位电镜力学测试，系统研究了体心立方金属在小尺度下的变形机制，在国际上首次发现了体心立方金属在室温、低应变速率下的变形孪晶。
研究发现，在纳米尺度下，体心立方金属中由位错主导的变形逐渐转变为孪晶主导；在循环加载下，该变形孪晶呈现出可逆变形机制，使得纳米线在卸载后完全恢复原状。此外，纯钨纳米线的变形呈现出强烈的各向异性,即变形孪晶控制着<001>、<110>和<111>纳米线的变形，而位错主导着<112>纳米线的塑性变形；借助分子动力学计算，进一步发现该各向异性是由位错与孪晶在形核阶段的竞争机制导致的。在深刻理解微尺度FCC金属和BCC金属变形机制的基础上，进一步探讨了二者之间存在的差异。结果发现，BCC金属与FCC金属在缺陷形核和长大机制上存在根本差异，从而导致了其不同的力学行为的尺度效应。
相关论文已于3月9日在线发表在《自然-材料》上（Nature Materials(2015)，doi:10.1038/nmat4228）。评审人对该工作中的原创性研究印象深刻，并认为作者在微尺度材料的变形机制的方面取得了重大突破。
纯钨双晶体纳米线中的变形孪晶