最近，西安交大前沿院多學科材料研究中心博士生任帥在導師任曉兵教授指導下，發現了一種基于新原理的磁致伸縮效應，獲得了在小驅動磁場下的大磁致伸縮效應。該發現有望為設計高性能磁致伸縮材料提供一種全新方法。該項成果于9月23日在線發表在物理學旗艦期刊上。前沿院為該論文的第一作者單位及通訊作者單位。

磁致伸縮材料是一類在磁場作用下產生長度伸縮的智能材料，被廣泛用于制作包括磁驅動器、傳感器以及換能器等在內的各種智能器件。理想的磁致伸縮材料能夠在很小的磁場下產生大的長度變化，但傳統磁致伸縮材料基于鐵磁疇在磁場下翻轉帶來的微小長度變化，因此該效應通常極其微弱，絕大多數材料的磁致伸縮效應不超過數10ppm。另一類原理上具有大磁致伸縮效應的材料是鐵磁馬氏體材料，依靠磁場誘發馬氏體疇的反轉或相變，理論上可以實現巨大的磁致伸縮，但需要高達1特斯拉以上的強磁場（需要近一噸重的磁鐵）才有可能驅動，這一重大缺點使得基于鐵磁馬氏體的磁致伸縮材料無法得到應用。因此，獲得在小驅動磁場下的大磁致伸縮是該領域長期以來難以解決的重大難題，同時也是研究人員追求的終極目標。

任帥等人發現了一種不同于上述機制的，一種基于“鐵磁應變玻璃”的全新磁致伸縮機制，實現了在低場下獲得大磁致伸縮效應，從而解決了上述難題。鐵磁應變玻璃是任曉兵教授研究團隊近年來發現的一種新的磁性狀態，它的微觀特征為具有玻璃弛豫特征的鐵磁性納米馬氏體疇。他們的研究發現，這些具有納米馬氏體特征的鐵磁性應變玻璃，其鐵磁納米馬氏體疇可以在低磁場下翻轉從而實現了低磁場下的大磁致伸縮效應。在Fe-Pd鐵磁應變玻璃中他們實現了在0.08特斯拉的小磁場下產生高達800ppm的大應變。

該成果為開發高性能磁致伸縮材料提供了新原理和新方法，有望引發磁致伸縮材料的新一輪研究熱潮。前沿院紀元超副教授、理學院楊森教授、金屬材料國家重點實驗室薛德禎副教授等參加部分研究工作。該成果得到了國家自然科學基金委重點基金、973項目的支持。（郗姣）