非晶固体因其无序的原子或粒子结构而在力学性能上表现出复杂且独特的行为，尤其是在承受应力时表现出的变形和破裂方式备受关注。最近的研究揭示，活性退火过程作为一种通过内部颗粒自驱动运动诱发的物理现象，可以显著影响非晶材料的结构演化，进而引发表面从韧性到脆性的重要转变。这一发现不仅深化了我们对非晶材料本质的理解，也为生物组织力学特性调控及智能材料设计提供了新的思路。非晶固体在自然界和工程应用中广泛存在，如金属玻璃、高分子材料以及细胞组织等。传统观念认为，材料的韧性与脆性特征主要由其内部缺陷、结构有序程度以及外部加载方式决定。然而，内部活性驱动力的引入，譬如活性颗粒的自驱动运动，却为材料力学行为增添了极为丰富的动态维度。
活性颗粒系统，尤其是在高密度无序状态下展现出类玻璃行为的“活性玻璃”，已经成为材料科学和生物物理学领域的研究热点。通过模拟三维二元Kob-Anderson混合体系，将部分较小粒子赋予“运行与翻转”动力学，即周期性改变自驱动方向的活动，成功实现了活性驱动下的退火过程。活性退火使非晶固体能以类似振荡剪切诱导退火的方式达到更深的能量状态，优化了局部结构，提高了系统整体的稳定性。值得注意的是，退火效率强烈依赖于初始状态的“准备度”，即初始的能量深浅。由于非晶固体能量地形复杂，初始较“粗糙”的结构通过活性驱动能更有效地找到更优的局部最小点，实现“软斑”的激发与重新排列，从而降低内应力集中，表现出类似于年龄增长引发的结构成熟与刚性提升。该现象在生物系统中具有重要意义，活性退火使细胞组织或蛋白质网络更紧密地排列，对组织刚度和机械强度的调控提供了潜在的物理基础。
随着活性强度超过某一临界阈值，系统结构不再记忆初始退火状态，进入流动化状态，与振荡剪切下的玻璃屈服过程产生平行。这种由静态无序态向动力流动态转变，伴随着时间尺度发散和记忆编码效应，进一步加深了活性系统与传统非晶固体力学行为间的对应关系。活性颗粒运动的持续时间（称为持久时间）调控活性退火的效率，存在非单调的优化效应。持久时间过长导致系统在单一方向上“持续探测”时间过久，资源浪费；过短则无法有效利用新方向信息进行能量地形搜索。两者优化的平衡，为调控活性参数提供了具体策略，同时与振荡剪切中应力反转阶段的退火过程形成映射，突显应力反转在非晶固体退火中的关键作用。除了揭示退火机制，研究还深入探讨了活性退火对非晶固体机械响应的影响。
通过模拟张拉试验发现，活性退火可诱发材料从韧性变为脆性。此转变伴随着应力曲线上明显的峰值超载和应力骤降，展现出剪切带形成的特征。剪切带的出现显示材料内部发生集中的塑性变形，最终导致脆性断裂。几何形状对剪切带形成影响巨大，较高的长宽比允许剪切带以45度角形成，从而展现出清晰的脆性断裂行为。与此同时，活性驱动力的两个关键参数——驱动力强度和持久时间，可调节剪切带的稳定性。增大驱动力强度有助于破坏剪切带，使屈服过程更为均匀，材料表现出类似于热激发的均质化塑性破坏。
而增大持久时间则可以恢复剪切带，重新建立起集中的脆性断裂机理。值得一提的是，活性退火不仅为材料的年龄相关刚性增加提供了物理解释，也与生物组织如肌肉、骨骼、软骨等不同力学性能的天然多样性相契合。组织中的活性分子运动及细胞自驱动活动因组织类型及发育阶段不同而表现差异，影响其结构稳固性与断裂模式。此外，活性退火过程的记忆效应亦揭示了非晶体在反复驱动下能编码并“读取”外界驱动力强度的能力。这种局部驱动下的记忆存储机制，与神经系统中基于局部活动的可塑性变化有潜在联系，暗示活性物理过程在生物功能中的重要角色。研究采用了低温、较大粒子数（多达数十万）以及多种边界条件保证结果的稳健性，详细分析了从初始状态预备、活性驱动到最终力学加载全过程。
通过对比实验及数值模拟，证实了力控型活性系统与传统变形控型系统在退火行为上的根本差异，强调了调整系统控制参数对于实现设计目标的必要性。展望未来，活性退火引起的韧性-脆性转变的理论框架将促进智能材料设计，尤其是在可嵌入自适应力学性能的新型活性胶体及生物启发材料领域。同时，该领域的研究将推进对生物组织老化、损伤及疾病相关机械异常的理解，开辟利用活性调控进行组织工程和疾病诊断的新途径。总之，活性退火作为连接非晶态微观结构动态与宏观力学行为的桥梁，揭示了物理机制背后复杂的因果关系，引领着材料科学和生物物理学研究迈向全新的层次。
