非晶固体作为一类无序且密集堆积的物质，在材料科学领域占据着重要地位。它们因特殊的结构缺陷和复杂的能量景观表现出独特的力学行为，尤其是在外部负载作用下的屈服与断裂过程备受关注。近年来，随着“活性物质”概念的兴起，科学家们开始探索非晶固体内部活性动力如何影响其微观结构与力学特性，活性退火成为该领域的研究热点。活性退火通过引入内源性动力学扰动，促使材料结构向低能量状态演化，从而显著改变其性能，甚至引起韧性到脆性的转变，这种现象提供了全新的视角去理解玻璃态材料的稳定性与失败机制。活性玻璃是由具有自主运动能力的颗粒构成的密集无序系统，其行为类比于许多生物系统内的玻璃结构，如细胞组织和细胞质。这些系统中，内部动力驱动的“退火”过程能够有效推动体系从高能状态向更稳定的低能量状态转变，这不仅模仿了传统物理退火工艺，还揭示了活性动力如何调控玻璃的老化和流变性质。
研究表明，活性退火强烈依赖于玻璃的初始准备状态，特别是未充分退火的非晶材料表现出更明显的能量降低，而良好退火的系统则几乎无响应。该机制揭示了活动力对软点或剪切转变区的激励作用，使材料能更有效地在能量景观中找到深能谷，从而增强其整体刚性。与此同时，超过临界活性阈值时，系统进入“流化”状态，原有的记忆效应消失，材料表现为失去历史信息的动力学均一状态，这一过程与周期性剪切下的屈服行为具备惊人的相似性，强调了活性动力在调控非晶固体屈服转变中的关键角色。除了动力学特性，活性退火还影响机械响应，特别是在材料破坏模式上的转变。从力学角度看，非晶固体的断裂可分为韧性断裂和脆性断裂两种，前者表现为材料在破坏前能通过大塑性变形吸收能量，而后者则表现为快速裂纹传播导致材料突然断裂。活性退火被发现能够有效改变材料内部微结构，使得原本韧性的非晶材料逐渐失去变形能力，诱发脆性断裂模式。
这种从韧性到脆性的转变通常伴随着剪切带的形成，且剪切带的稳定性和宽度受活性参数如活性力大小和持续时间的调控。通过精准调整活性动力学参数，研究人员能够在促进和抑制剪切带产生之间切换，这为设计功能化、生物启发的智能材料提供了新的调控手段。这一发现具有深远的生物物理学意义，尤其是在解释诸如组织刚度增加、细胞内玻璃化以及生命体应对外部环境压力时的力学自适应等生物现象。活性退火机制也为理解疾病状态下细胞材料力学性能异常提供了理论依据。例如，某些病变细胞由于内部活性失调，导致其机械响应与正常细胞明显不同，这或许可用活性退火调控玻璃态动力学来解释。活性系统中的非平衡动力学使得体系持续处于演化状态，远离传统玻璃的热力学平衡点，这种状态的存在打破了应变控制体系中必达极限循环的惯例，导致活性玻璃甚至在低于屈服点的条件下也能持续缓慢老化。
这种动力学特性扩展了材料力学的传统框架，使得我们在调控材料性能时拥有更灵活的自由度。此外，活性退火过程中，记忆编码与读取的现象也被观察到。非晶固体在特定活性驱动力训练后能够保留动力学历史信息，类似于周期性剪切下的记忆效应，且这种记忆可以通过施加不同强度的活性力实现读取。记忆效应的发现不仅丰富了材料科学中的力学记忆范式，也为生物系统中信息存储与遗忘机制的研究提供了新的理论支撑。对活性退火的微观机制分析显示，活性动力的持久性时间对退火效果有非单调影响。持久性时间太长，体系在同一方向的运动过度“探索”，浪费了潜在更佳路径；而过短则无法充分利用探索路径的收益，导致退火效率降低。
通过合理匹配活性力强度与持久性时间，可达到最优退火效果，从而实现玻璃结构的高效稳定化。该机制与周期性剪切中的应力反转、能量释放过程存在深刻对应，强化了活性和被控外力作用下非晶材料结构演化的普适性。机械性能测试进一步显示，活性退火前后的非晶材料在拉伸试验中的应力-应变曲线发生显著变化，尤以应力峰值和屈服应变的降低为特征。活性系统的早期屈服表明活性动力为材料提供了新的应力释放路径，有助于塑性变形起始。此外，拉伸试验中剪切带的出现依赖于材料的形状几何，特别是长细比对其形成至关重要。大长细比的样品更易形成明显的剪切带，诱发脆性断裂，而较低长细比则倾向于更均匀的断裂模式。
活性动力参数同样对剪切带的稳固性产生影响，较大活性强度有助于抑制剪切带形成，使断裂更加均匀；而增加活性持久性则促进剪切带的产生。以上研究揭示了活性动力学对非晶固体力学行为的深刻调控，为活性材料设计和生物组织力学研究开辟了新路径。未来，活性退火的研究方向可延伸至多重记忆编码机制、温度与活性参数的协同效应优化以及多尺度生物材料的力学性能解析。探索活性退火在制造超稳定材料中的应用潜力，可为新型智能材料开发提供理论指导，推动材料科学与生物物理学的交叉融合。综上所述，活性退火不仅拓展了我们对非晶固体结构演化和力学响应的理解，也为设计具有可控韧性和脆性转换能力的先进材料奠定了基础，其研究成果具备广泛的学术价值和实际应用前景。
