在材料科学领域，科学家在设计结构材料时，会希望它们既要有强度（意味着能抵抗永久变形），又要有延性和抗断裂性（意味着高度可锻性）。通常情况下，最终得到的材料会是这些性质之间的一种折衷方案。然而，近日，科学家却似乎找到了一种“鱼和熊掌兼得”的材料。一组研究团队在研究一种由铬、钴和镍构成的金属合金CrCoNi时，测量到了有史以来材料中的最高韧性。
这种金属不仅具有极高的延性以及令人印象深刻的强度，而且随着不断冷却，其强度和延性可以不断提高。这也与现有的其他大多数材料恰好相反。团队在《科学》上发表了这项研究，描述了他们破纪录的发现。
CrCoNi是被称为高熵合金（HEA）的一类金属的一个子集。如今使用的所有合金，都是以一种元素为主，同时添加少量的其他元素。但HEA则不同，它们是由每一种组成元素等量混合而成的。
这类平衡的原子配方，似乎赋予了其中一些材料在受压时具有极高强度和延性的组合，它们共同构成了所谓的“韧性”。自HEA在大约20年前被首次开发以来，它一直是一个热门研究领域，但直到最近，才有了在极端测试中把材料推向极限所需的技术。这种材料在接近液氦温度（约零下253℃）时的韧性可以高达500Mpa-Sqrt(m)。
这是常用的一种韧性单位，作为对比，以相同的单位衡量，一块硅的韧性是1，客机的铝制机身约为35，而一些最好的钢的韧性大约是100。因此，500绝对是个惊人的数字。
团队使用中子衍射、电子背散射衍射和透射电子显微镜，检查了在室温和20K下断裂的CrCoNi样品的晶格结构。这些技术产生的图像和原子图谱显示，这种合金的韧性是由一组三位错障碍造成的，当力施加在材料上，这些障碍会以特定的顺序生效。这些扫描电子显微图像显示了CrMnFeCoNi和CrCoNi合金的晶粒结构和晶格方向，以及CrCoNi在293K和20K下的断裂实例。
团队的新发现，加上近期有关HEA的其他研究，可能会让材料科学界重新思考物理特性如何产生性能的长期观念。冶金学家认为，一种材料的结构决定了它的性能，但CrCoNi的结构就是人们所能想到的最简单的，它仅仅是晶粒。但当它变形时，结构却变得非常复杂，这种转变有助于解释它对断裂的特殊抗力。现在，科学家对CrCoNi合金的内部运作有了更好的了解，它和其他HEA离特殊应用又近了一步。
尽管这些材料的制造成本很高，但在极端环境中仍有用武之地，比如深空的低温环境。团队也在研究如何制造由更丰富、更便宜的元素制成的合金，使其具有类似的特性。