众所周知，具有共价键或离子键的无机材料在压缩中比在张力中强得多。也就是说，对于给定的材料，实验记录的抗压强度（σC）通常远高于抗拉强度（σT）。然而，这种明显的张力-压缩（T-C）不对称不是这些材料的内在非弹性反应，而是源于张力与压缩下对现有缺陷（如内部空隙、孔隙和表面缺陷）的不同敏感性。具体而言，拉伸载荷往往会使缺陷在初始裂纹中扩大，并加速裂纹的扩展，从而在相对较低的应力下过早地形成。相比之下，缺陷往往在压缩荷载下关闭，因此压缩屈服强度要高得多，并且接近材料的固有强度。然后，一个基本问题自然而然地出现，即当缺陷的影响消除时，T-C不对称是否仍然存在，如果存在，σC会高于还是低于σT，两者相差多少？
近日，西安交通大学单智伟教授、马恩教授和美国麻省理工学院李巨教授报道了通过对亚微米级样品各向同性非晶硅（a-Si）样品的定量拉伸和压缩测试，以及详细的MD模拟，揭示了a-Si中一种非同寻常且明显的T-C不对称性（σT远远超过σC）。
文章要点
1）a-Si中σT远远超过σC的这种反常不对称源于剪切模量的降低和压缩下剪切活化构型的致密化，从而改变了a-Si中基本剪切事件的活化能垒的大小。
2）原位耦合电测试表明，通过将一些局部结构从sp3键半导体结构转换为更像金属的位点，压缩应变确实会导致原子协调（金属化）增加，为研究人员提出的机制提供了可信度。
这一发现揭开了材料内在张力-压缩不对称的未知部分。同时对小规模a-Si在微电子和微机电系统中的应用具有实际意义。
参考文献
Wang, Y., Ding, J., Fan, Z. et al. Tension–compression asymmetry in amorphous silicon. Nat. Mater. (2021).
DOI：10.1038/s41563-021-01017-z
https://doi.org/10.1038/s41563-021-01017-z
