高压下剧烈塑性变形、机械化学与微观结构演化：原位实验、四尺度理论、新现象与规律

涉及高压下剧烈塑性变形以及相变和化学反应的过程，广泛用于获得新型纳米结构相及其加工、机械化学合成、军事应用和自然界。剧烈塑性变形显著降低了相变/化学反应所需的压力（降低一到两个数量级）和相变滞后；导致无法通过其他方式获得的隐藏亚稳相，并用不可逆相变/化学反应替代可逆过程。本综述致力于从材料在应力和塑性应变张量下的先进力学与热力学视角，深入理解高压相变/化学反应、剧烈塑性变形与微观结构演化之间的多方面相互作用。利用四尺度理论与模拟（从原子尺度到纳米尺度及无标度相场方法再到宏观尺度），结合传统及旋转金刚石压砧中的原位实验及其集成，探索了塑性应变诱导高压相变/化学反应的新概念。其发展揭示了多种现象和误解，解决了众多难题，发现了这些领域的首批通用规律，并提出了经济高效的缺陷诱导合成高压相和纳米结构的方法。发展了耦合的分析/计算/实验方法，用于完整表征发生的过程并找出所有非均匀的标量和张量场。应用包括高压扭转、表面处理、高压摩擦学、导致剧烈相变/反应诱导塑性和自爆过程的剪切带中的相变/化学反应、深源地震机制、低压低温地壳中微金刚石的出现，以及地球之外生命的机械化学起源。概述了尚未解决的问题和未来方向。