非晶固体因其无序结构和复杂力学行为，长期以来备受材料科学界的关注。尤其是在生物组织和活性玻璃等领域，理解其力学性能的变化机制对于研发新型生物材料及智能软材料具有重要意义。近期研究表明，活性系统中的动力学驱动退火过程能够显著影响非晶固体的力学性质，导致其从韧性材料向脆性材料的转变，这一发现为深入理解非平衡态材料的演化提供了全新视角。 活性玻璃由自驱动颗粒组成，这些颗粒通过内在能量驱动进行运动，表现出类似生物系统的复杂行为。活性动力学不仅可以引起系统的流动化，还能促进玻璃态材料的“退火”过程，即通过动力学扰动帮助系统逃离高能态，进入能量更低、更稳定的结构状态。科学家们借助莫名其妙模型和动力学模拟，研究了活性驱动颗粒的行为，揭示了活性力量的强度及其持续时间对非晶态固体状态转变的关键作用。
活性退火过程中的微观机制尤为关键。研究发现，当活性力的幅度未超过临界阈值时，系统表现出显著的‘老化’行为，即潜在能量逐渐降低，材料结构趋于更加有序紧凑。此过程类似于在传统振荡剪切试验中观察到的退火现象，显示出非晶材料在受到周期性应变作用下的能量极小化趋势。然而，超过该临界活性力后，系统进入一种‘屈服’状态，潜能能量曲线显示不同初始态玻璃最终汇聚至相似的高能态，失去了原有的退火记忆。 进一步对比分析指出，活性系统中的两大参数——活性力幅度(f0)和持续时间(\(\tau_p\))，能够映射到传统振荡剪切的应变幅度和频率，形成了活性驱动力学与剪切变形之间的对应关系。活性粒子动力学的“奔跑-翻滚”行为特别突出，系综中的颗粒在持续时间尺度内沿固定方向运动，之后随机改变方向，推动系统在高维能量地形中探索更深的低能谷。
这种机制促使非晶结构材料不断优化，尽管过短或过长的持续时间都可能降低退火效率，导致能量降低幅度减少。 活性退火引发的结构变化不仅仅局限于能量的降低，更重要的是其对材料力学性能的影响，尤其是在材料韧性与脆性间的转变中发挥着核心作用。模拟结果显示，不同初始态的非晶样本在活性退火后力学响应发生了显著改变。随着活性退火程度的加深，材料表现出更明显的脆性特征，易于发生剪切带形成，从而导致破裂行为从均匀延展转向局部断裂。材料的韧性降低与结构紧密相关，活性运动促进颗粒重新排列，减少了软点和变形区的分布，使得局部应力集中现象更加突出，从而提升脆性破坏的倾向。 实验与模拟均体现出样品几何形状对于剪切带生成具有决定性作用。
长细比（形状纵向与横向尺寸比）较高的样品更容易形成明显的剪切带，而相对“立方”形状则限制剪切带的生成，使破坏机制更为分散。此外，活性力的幅度与持续时间对剪切带演化存在复杂竞争机制。较高的活性力可抑制剪切带形成，促进均匀变形过程；而较长的活性持续时间则相反，利于剪切带的形成，从而加强脆性断裂特征。这种双重调控能力为设计软硬兼备、力学性能可调控的材料系统打开了新窗口。 非晶材料还展现出其独特的“记忆”效应，反映在活性驱动的退火过程中对初始激励条件的编码和读取。通过分析潜能随时间演变及对不同活性幅度的响应，可以看出活性状态对材料结构的深刻影响和系统对过去驱动历史的依赖。
这种记忆机制与传统振荡剪切诱导的记忆类似，但由于活性系统的驱动方式为力控而非形变控，其表现出更加丰富且持续的老化行为与非稳态特征。 活性退火过程与生物组织的物理机制之间存在诸多相似之处。在生物体中，细胞和组织普遍处于活跃的能量驱动状态，通过自身代谢和运动调节力学性质。活性驱动的玻璃态物理为解析组织发育、衰老及疾病状态提供了理论模型。例如，组织硬化与活性驱动力的调整密切相关，活性退火机制有助于解释组织刚度随年龄增加的现象。同时，活性流体化对应组织内流动性的增加，与细胞迁移、伤口愈合及癌症转移等生物过程紧密相关。
在材料科学视角，活性退火作为一种创新的非平衡材料热处理手段，可与传统的物理气相沉积、Monte Carlo交换算法及振荡剪切退火并列，为超稳定玻璃及高性能非晶材料的制备提供强有力方法。通过合理调控活性力的大小和持续时间，能够有效控制非晶固体的微观结构，实现材料力学性能从柔韧到刚脆的可逆调节，适用于设计具备自愈合、自适应能力的智能材料和生物兼容材料。 综上，活性退火驱动的非晶固体韧性向脆性的转变揭示了活性物理对非平衡材料微结构及力学行为的重要影响。该领域融合了软物质物理、非平衡统计力学与材料科学的最新进展，为深入理解生命物理过程及研发新一代智能材料指明了方向。未来研究可进一步探索多重记忆编码机制、温度与活性的最优组合效应，以及活性与环境复杂耦合对非晶材料力学性能的影响，推动活性物理学与材料工程的深度交叉融合。
