非晶态固体因其无序结构和独特的力学性能，长期以来成为材料科学研究的热点。传统上，非晶材料的力学表现常被分为韧性和脆性两种极端形式，其背后的转化机制对设计高性能材料具有重要意义。近年来，一种由内在活性驱动的退火现象引起的韧性向脆性转变被发现，深刻揭示了非晶态固体内部微观动力学与宏观力学行为间的联系。这一发现在理解生物组织如软硬组织的力学调控，以及制造智能功能材料方面，展现出了广阔的应用前景。 非晶固体的活性退火机理开始于材料内部自主运动颗粒的存在，这些颗粒施加局部的活跃力，作用方式类似于‘跑-翻转’动态，能够引导系统在能量地形中向更稳定的最小能量位点迁移，实现一种类似于热力学退火的结构优化过程。退火过程的效果高度依赖非晶材料初始的结构状态，表现为初始结构越‘未退火’，通过活性刺激获得的结构稳定性增强越显著。
而对于本已高度稳定的非晶态固体，则难以通过相同的活性退火获得额外的稳定结构优化。 这种内部活性引导的退火不仅改写了材料的能量地形分布，还在宏观力学性能中体现为韧性向脆性转变。活性程度达到某一阈值时，材料会表现出豁然变化的破坏模式，从传统的均匀塑性变形转变为沿特定剪切带严重集中应变的脆断行为。医学研究发现，类似机制可能在生物组织中发挥重要作用，例如随着组织年龄增长，内在细胞活性引导的结构重组可能导致组织刚度逐渐提升，并最终表现为更易脆断的力学特征。此种发现为深入理解组织老化、疾病发生机制提供了新视角。 从实验与模拟角度看，活性退火与传统的外部机械扰动如周期性剪切在机理和表现上存在惊人的对应关系。
两者均涉及应力或力的周期性反转，对应系统能够在临界阈值以下实现稳定的状态演化，即‘极限环’，而超过阈值则进入流变性或屈服状态。活性系统的特征在于其内部驱动力为力控型，且运动方向带有一定的持续时间，这导致系统在阈值以下不会陷入简单的循环轨道，而是呈现持续的缓慢衰老和结构优化。比较而言，活性粒子的持续时间与周期性机械加载的频率之间存在可被映射的联系，使得两类系统的状态图谱显示高度的相似性。 此外，活性退火过程可编码并存储“记忆”，表现为系统对活性幅度的非平凡响应，这种记忆不仅具有稳定性，还表现为能被特定的读取协议激活。该现象与非晶软物质在机械加载下可产生的记忆效应相互印证，暗示活性系统潜含信息处理和存储的能力，进而对神经组织中的可塑性变化和功能记忆形成提供了物理学基础。 研究还揭示了活性参数对退火效率的非单调影响。
具体而言，活性颗粒的持续时间需优化匹配系统探索局部能量最小值的时间尺度，过快的切换方向无法充分利用当前走向的能量最低路径，而过慢则浪费探索时间导致效率降低。该发现对设计活性材料及生物系统调控内部动力有直接借鉴意义。 在机械性能方面，活性退火使非晶体的结构变得更加紧密，增加材料的弹性模量和刚度。当在外加拉伸应力下进行力学测试时，活化退火后的样品表现出明显增强的屈服强度和应力峰值，但伴随有更为陡峭的应力崩溃，即典型的脆性失效特征。通过调节系统的几何形状，特别是样本的长宽比，可控制剪切带的形成与扩展，进而影响材料失效的均匀性和脆性程度。另一个发现是，活性幅度增大可抑制剪切带形成，促使失效过程更加均匀；而持续时间延长则有助于恢复剪切带主导的脆性断裂模式。
这一系列结果不仅映射出非晶固体在内在活性驱动下的复杂玻璃态动力学和力学行为，也为制造下一代智能柔性材料和仿生组织工程提供了理论指导和设计思路。利用内在活性调控结构演化，能够实现材料性能的可逆调节，满足功能材料所需的多场景应用需求。 未来研究方向包括拓展活性系统中多重记忆效应的机制，探索温度与活性协同效应对退火效率的影响，以及在更复杂的生物和软物质模型中验证这些物理现象。此外，基于活性退火的原理设计材料及算法，优化其自我修复和适应环境变化的能力，将在材料科学、生命科学和智能系统领域催生崭新的突破。 综上，活性诱导的退火不仅为非晶态材料及生物软物质的结构稳定性和力学响应提供了全新视角，而且连接了微观动力学与宏观性能表现，揭示了内在动力在调控材料韧性与脆性的关键作用。随着理论与实验探索的不断深入，活性退火有望成为智能材料科学和生命物理学的重要基石。
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