生活中除了常见的重力、压力、离心力等，还有一种力是剪切力。剪切力是一种不对齐的力，将物体的一部分推向一个特定的方向，而将物体的另一部分推向相反的方向。比如一塌书在顶部被一个方向推，另一个则在底部使书产生滑动。



在工业应用中，剪切力也有大作用，比如在制造高性能金属方面。剪切力不仅会改变金属形状，也会对金属的原子进行重新排列，但对每一种金属来说，重新排列的方式不同。原子排列可以影响金属的强度、塑性和导电性等性能，因此更好地理解原子在剪切过程中如何移动，对于设计具有特定性能的金属，如高性能合金，有着重要作用。



为了制造高性能合金会有意施加剪切力，一方面这种力如果控制不当可能会破坏金属内部结构，导致性能失效。但另一方面，如果控制得当，也能从根本上改变金属的微观结构，从而改善性能，但究其原因仍是个谜。
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打个比方，如果你给一个运动员在跑步开始和结束时分别拍一张照片，只看这两张照片的话并不会认为他确实跑步了。但如果拍下运动员跑步的整个过程，就会直观看到他跑了多远。

与剪切力改变原子排列过程一样。如果我们能准确地理解在剪切变形过程中金属在原子水平上发生了什么，我们就可以将这些知识应用于具有特定性能的合金材料设计中。

为了一探究竟，研究人员使用透射电子显微镜记录了在剪切变形过程中金属内部原子的单个行是如何移动的。

他们从研究黄金开始，在剪切力作用下，黄金晶体被分成了更小的颗粒，其中晶体存在的天然缺陷改变了剪切变形移动原子的方式。



金属在变形过程中普遍存在缺陷，缺陷的存在影响了剪切力会改变原子的运动方式，从而产生不同的微观结构，进而产生不同的性能，如强度和塑性。

这就是为什么了解剪切力如何移动金属原子的排列，以及影响金属的整体微观结构很重要的原因了。通过从原子尺度更好地理解金属制造过程，定制设计出具有更性能的金属是非常有潜力的。