当一个新的研究领域公诸于众之时，首先引起争议的事可能是对基本现象的命名，也可能是这种现象的真实存在性。近来有关溶解在金属钯中的氘发生聚变的现象，即“冷核聚变”，这一术语已被人们欣然接受，但是，这一现象却并非如此；另一方面，近期召开的名为“超精细微观结构”会议这一主题人人赞同，但是，这种现象还没有恰当的命名。有关这一主题第一次全面会议所讨论的内容是关于多晶物质的合成、特征和性质，这种物质形成的晶粒仅有几个毫微米（典型值为2—25×10^-9米）。这一研究领域的创始人格莱特（H. Gleiter）（萨尔布吕肯大学）创造了“毫微晶体物质”这一名称。由于这些物质通常是由细微的原子束聚合而成，因此，“束聚物质”（cluster-assembled materiaIs）将是第二种可供选择的名称。正如这次会议的标题说明的，其他人喜欢“超精细微观结构物质”，更有甚者提出了“有限系统”（finite systems）这一术语来包含束和束聚，以及便于测量的准晶体，将于1992年召开的题为“毫微结构的物质”的国际会议，可能将是最终的定论。

束

该会议的主要重点在于这种物质的合成、制造和应用。至今，格莱特通过将某种金属或陶瓷在一种具有相当高压力的惰性气体内蒸发这种原始方法所制造的预束，其质量也局限在1克以内。目前，克莱施姆（Kr?tschmer）和他的同伴已说明了如何通过电加热一根碳棒，并且浓缩最后获得的蒸汽，从而制得1克诸如球形束C₆₀的物质。（C₆₀已达到如此普及的程度。以至在最近放映的一部卡通片中，描写了一位英雄在一只充满低摩擦力C₆₀的桶内处于求救无援的情景）。

显然，目前扩大其应用的要求已十分普遍。例如，直接蒸发的方法已发展到了能将有用的毫微结构金属薄膜淀积到一块硅基底上，能在微电路的指定位置用气溶胶束直接形成宽度小于的导电带[奥达（M. Oda），真空冶炼公司]。这些薄膜和线路具有良好的粘附性和导电性。奥达声称，他在微电路上接上“线路”的方法比传统的方法具有显而易见的优点。运用这种方法制造的线路元件，其尺寸已大大减小，所需要的设备（在日本）已经有售，M. Uda（日本Nisshin钢铁公司）认为，如果首先用电流激活氢，那么牛成金属束进入氢气（氢优于氩）的速率将比原先提高几个数M级，唯一的苏联学者L. 特鲁索夫（L. Trusov）（莫斯枓工业企业研究所），虽然对他的合成方法还不愿公诸于众，但是，他却在他具有天赋的同行面前展示了一大块运用蒸发和聚合原子束制得的金属毫微渗透片。

结 合

也许，给人们印象最深刻的有关合成与应用相结合的报道来自基厄（B. Kear）小组（L. McCandlish，新泽西州拉特格斯大学），他们设法改进已有50年历史的一种“硬性金属”，这种金属是在一块柔软坚韧钻金属基体上加入粒粗质硬性脆的碳化镍晶体，其实这是一种金属陶瓷。他们猜测，如果能制成具有毫微尺寸晶体的这种材料，那么，它的机械性质将会有所提高。在化学家的支持下，该小组将三（乙二胺）钴钨酸盐与偏钨酸铵和氯化钴化合，然后先用CO渗碳，再用CO/CO₂的混合物渗碳（这一过程可使它们将精密控制的C活度与快速生产相结合），最后将混合的产品合成一体以便形成具有毫微结构的硬性金属。对于一定含碳量材料而言，新的材料纯度比传统的硬性金属高40%，而且摩擦力和磨损度也低得多；高硬度和低磨损率是机床所要求的最佳组合。目前，制造这种新材料的一家工业化规模的工厂已被设计成运用液床反应器（fluid-bed reactor）。

丹福斯（S. Danforth）也来自拉特格斯大学，他详尽分析了使用毫微结构氮化硅后产生的优点（氮化硅是一种用于陶瓷汽车发动机部件的首选材料）。就其本质而言，这样一种精细的粉末可在比普通粉末低得多的温度下进行烧结，这样可以使这种产品的多孔性质降到较低水平，并且可以改进它的固有性质，尤指在很高温度时的性质。有关毫微结构粉末的快速烧结可能性问题是另外几篇论文的内容，很显然，这是一个重要的研究课题：晶粒生长往往出人意外地缓慢，以至毫微尺度的粉末可以在几乎毫无变化的情况下进行烧结。有关晶粒缓慢生长的原因构成了另一个流行的研究内容。

强 度

毫微晶体铜和铅的强度几乎与晶粒大小d无关，人们熟悉的“Hall-Patch相关性”并不显而易见（J. Weertman，西北大学）一项更为奇特的研究（V. Provenzano，华盛顿Naval研究实验所）是在更早期的马库斯（Marcus）（实验方面）和劳埃特（Louat）（理论方面）的研究基础上建立起来的，这项研究表明，某些强度十分罕见的物质——事实上，人们称其为“超强物”（superstrong）——可以通过下面所述的方法获得：将大量毫微尺寸的晶粒嵌入韧性的基质上或合金内，某种看法是，这种基质类似于玻璃。毫微尺寸的粉末除了易于烧结之外，复合毫微结构陶瓷的另一大优点是它们可以超塑变形，正如格莱特几年前首先提出的那样。这一过程已有报道，它取决于经过或者环绕着小晶格空缺的扩散，将物体有效地输送到相应之处。

不仅人类对毫微结构感兴趣，自然界本身亦然。我们从贝壳的精细结构上也可学到这迷人的一课，石决明壳尤其明显（I. Aksay，西雅图大学）。这种贝壳的每一层含有250 nm的霰石片（CaCO₃的一种多形体），可分成20 nm的有机化合物，这种结构不仅强度高，而且韧性大。

这次会议并没有仅仅局限于应用。基础科学报刊也有许多报道，例如，关于毫微结构物质中晶粒之间边界区域的性质等。通过高分辨电子显微镜（G. Thomas和R. Siegel，Argonne国立实验室）以及毫微晶体的喇曼光谱，人们可以看到普通的、分裂为原子的狭晶粒边界结构，穆斯堡尔研究（格莱特；福茨（B. Fultz），加利福尼亚技术研究院）、电化学测量（R. Kirchheim，德国，斯图加特，马克 - 普朗克金属研究所）、密度及扩散的测量（格莱特）以及对量热的研究显示，这种边界较为混乱而且比普通边界具有较低的局部密度。上面已经列举说明的令人难以理解的缓慢晶粒生长可能与这一点有关，福茨及其合作者通过对毫微结构Cr-Fe合金测量的穆斯堡尔数据的精确分析，计算出边界宽度为1 nm。当然，当晶粒生长以后，边界的标志将减少。还有许多悬而未决的问题有待解决，或许，这种结构的存在敏感地依赖于错向（misorientation）的性质以及边界与边界之间的变化。

对于元素及化合物毫微束的磁性研究显示，它们是一种令人难以置信的铁磁、抗铁磁以及超顺磁的组合，并且具有异常平缓的磁化方向。在这一点上，最重要的报告是由瓦立蒙特（H. Warlimont）提出的，他介绍了海策尔（G. Herzer）在他实验室（德国，Hanau，真空研究所）内所做的最新发展的情况，这种新方法首先是由Yoshizawa等人创造的，某些含有Fe，Si和B的金属玻璃具有良好的软磁性，目前通常被用作变压器铁芯片。Yoshizawa及其同伴们发现，如果在这种玻璃内加入Nb和Cu，它就以正常的方法结晶，可以获得大磁导率，并可与透磁合金相比拟。

海策尔和瓦立蒙特的结果显示，1%的铜原子具有惊人的影响。它证明了退火玻璃（它不是在太高的温度下加热的）含有毫微晶体，铁磁体的Fe₃Si被剩磁玻璃薄片分隔（富含B和Cu），它可能是非磁性，也可能为较弱的磁性。剩磁玻璃在600°C以上成为晶体。海策尔和瓦立蒙特分析了这种结构的磁性。

毫微晶体铁磁粒子属于单域（single-domain）（格莱特在最近的一篇综述中对这一结果提出了新的证据），在毫微晶粒中，铁磁交互作用的影响大于磁晶体各向异性，并迫使磁化径量与其邻近的晶粒相平行。在临界晶粒尺度，这使得矫顽磁力浪低，而磁导率较高，就如观测所得，临界尺寸大约为35 nm。这种铜轴合金具有很低的磁致伸缩现象，这种滞后环状可通过磁退火获得。这种剩磁玻璃中的毫微结构所具有的色散现象与以往列举的“超强”色散相类似，可能被称之为“超磁”一毫微结构研究者们正迈向新的高峰。

［Nature，1990年11月29日]