2025年3月4日，团队与芬兰赫尔辛基大学等单位合作在Acta Materialia上发表了题为《Effects of alloying elements on the hydrogen behaviors of FCC Co-free concentrated solid solution alloys》的研究论文，该研究结合原子尺度的第一性原理计算和正电子湮灭等实验手段揭示了无Co高熵合金中组成元素对抗氢脆性能的影响机制。

发展无Co高熵合金是推动其在先进核能中应用的关键问题之一，相比具有BCC结构的难熔高熵合金体系，由3d过渡金属组成的FCC高熵合金具有优异的经济性和可加工性，同时其成份可以看成是传统合金材料的自然延伸，因此具有更高的应用潜力。然而由于特征性的微观结构和成份特征，高熵合金中组成元素对其抗氢脆性能的影响不同于传统合金，导致对其成份调控缺乏理论依据。

本研究对比了不同成分和组元数目的高熵合金体系在电化学充氘后的氘浓度与拉伸性能，发现Mn的引入显著促进了氢的溶解，而Nb的添加通过引发严重的晶格畸变，增强了氢在晶格中的驻留能力。因此Mn/Nb元素的引入都会提高氢浓度并引起明显氢脆现象。相比之下，Fe的加入显著提高了氢的溶解能，同时降低了氢在间隙位置的结合能，从而有效抑制氢的溶解，减少合金中的氢浓度。研究获得了关键合金成分与抗氢脆性能的联系，建立了基于元素种类和晶格畸变率对氢行为的调控方法，为开发新型抗氢脆高熵合金提供了科学依据。

该论文的第一作者为湖南大学安旭东博士，通讯作者分别为芬兰赫尔辛基大学Eryang Lu教授、中国科学院高能物理研究所朱特研究员和湖南大学杨腾飞教授。

2025年7月21日，团队与湖南科技大学等单位合作在Acta Materialia发表了题为《Black dot defects as drivers of microstructural evolution in alpha-iron under irradiation》的研究论文，该研究结合多尺度模拟系统探究黑点缺陷对辐照微结构演化的推动机理。

铁素体/马氏体钢因优异的抗辐照性能被广泛关注，其中alpha-铁是其典型基体。辐照过程中会形成多种缺陷，其中黑点缺陷（直径小于2nm）因尺寸过小而难以实验观测，却在阻碍位错运动和引起材料硬化中起关键作用。由于其形核与演化机制尚不清晰，深入研究黑点缺陷对于理解辐照损伤机理和发展抗辐照材料具有重要意义。本研究结合第一性原理计算、分子动力学和团簇动力学模型，系统揭示了黑点缺陷在铁素体辐照微结构演化中的作用。模型引入C15团簇的温度依赖稳定性、缺陷转化及应力场效应，重现了300ºC下1/2<111>位错环的主导特征，并预测出实验中常被忽略的大量黑点缺陷。结果表明，辐照过程中存在缺陷密度从黑点缺陷向大尺寸位错环转移的机制，高温下<100>环的优势源于黑点缺陷的稳定性及长时演化动力学，同时位错网络在高剂量下对<100>环的稳定起关键作用。

2025年9月9日，团队与西北工业大学等单位合作在Acta Materialia上发表了题为《Hydrogen modulated dislocation reaction and defect accumulation in bcc metals》的研究论文，聚焦钨、铁等bcc金属的氢致损伤问题，揭示了一种全新的氢诱导裂纹/气泡成核机制。

氢致起泡和开裂是钨合金、铁素体/马氏体钢等核材料在服役过程中面临的突出挑战。这一过程不仅会导致氚的异常滞留、破坏聚变燃料循环，还会严重削弱材料的力学性能。尽管过去几十年中已有大量实验报道了氢能够在晶粒内部引发气泡和裂纹，但这些形核位置往往缺乏辐照缺陷、晶界、杂质或第二相等常见形核中心，导致其原子尺度的形核机理一直悬而未决。

本研究结合分子动力学与巨正则蒙特卡罗模拟，发现氢能够显著降低〈001〉型刃位错的能量，并促进〈111〉/2位错相互反应以生成〈001〉刃位错。在氢环境下，这类〈001〉刃位错表现出异常高的稳定性，以类似于“第二相颗粒”的形式，通过 Orowan 绕过机制演化为空位型位错环，最终通过空位环张开的形式演化为裂纹或气泡，为氢致损伤提供原始形核点。研究结果为长期争论的氢致晶内气泡/裂纹成核行为提供了原子尺度解释，并与近期实验观察高度吻合，为低氢滞留、抗氢损伤材料的设计提供了重要理论依据。

该论文的第一作者为湖南大学侯捷教授，通讯作者分别为西北工业大学陈成教授和加拿大麦吉尔大学Jun Song教授。

2025年4月11日，团队与香港城市大学等单位合作在Science Advances上发表了题为《Decoding the interstitial/vacancy nature of dislocation loops with their morphological fingerprints in face-centered cubic structure》的研究论文，该研究通过实验与模拟相结合的方法，揭示了材料中位错环缺陷属性与形态特征的深度关联机理。研究表明，圆形弗兰克环通常呈现间隙型特征；在高堆垛层错能材料中，多边形环多以空位型为主；而在低堆垛层错能合金里，间隙环可表现出两种形态。机理分析显示，多边形特征源于位错剪切力诱导的 1/3<111> 位错分解，间隙与空位型弗兰克位错环的应力场具有明显不对称性，且分解程度不仅与材料本征层错能相关，还受到不稳定层错能的调控。这一发现简化了传统透射电镜缺陷分析流程，为核反应堆材料辐照损伤的高通量评价提供了新的表征手段和依据，也为理解和预测材料辐照损伤机制提供了新视角。

该论文的第一作者为香港城市大学马衎教授和湖南大学郭龙博士，通讯作者分别为香港城市大学马衎教授、湖南大学邓辉球教授和法国原子能与可再生能源委员会Marie Loyer-Prost教授。

2025年9月11日，团队与南方科技大学等单位合作在Acta Materialia上发表了题为《Resolving vacancy clustering mechanisms in tungsten via machine-learning-potential-based simulations at experimental time scales》的研究论文。该研究利用基于机器学习势的自适应动力学蒙特卡洛方法，实现了在第一性原理精度下对钨中空位团簇演化的长时间尺度模拟，时间范围可达实验尺度的秒量级。研究发现，三空位团簇具有异常高的迁移能力，其扩散速率比其他团簇高出约三个数量级，从而极大的提升了空位扩散聚集的频率。进一步的对象动力学蒙特卡洛模拟揭示了空位团簇形核热力学与动力学之间的竞争关系，强调了三空位团簇快速迁移能力的关键作用。该机制在低空位浓度条件下尤为显著，有助于解释传统理论模型与实验结果之间的差异。研究成果不仅完善了经典团簇动力学理论体系，也为理解金属在极端环境下的缺陷演化行为提供了新的物理图像与理论依据。

该论文的第一作者为南方科技大学魏国博士和宋子辰博士生，通讯作者分别为湖南大学侯捷教授和南方科技大学李磊教授。