非晶固体作为一种无序且致密的物质形态，其力学性能一直以来都是材料科学和物理学研究的热点。特别是在活性颗粒驱动的非晶玻璃体系中，内部的动力学激活不仅影响材料的微观结构，也深刻改变其宏观力学响应。最近的研究表明，活性退火过程能够显著诱导非晶固体由韧性向脆性发生转变，这一发现为理解材料的寿命与破坏机制提供了新的视角。 活性玻璃是一类由具有自推进能力的微观颗粒组成的系统，这种活性使得材料内部能够不断产生微观扰动，类似生物系统中的细胞运动。研究人员通过模拟和实验观察发现，活性动力学引起的局部扰动促进了材料结构的重新排列和深度退火，降低了体系的潜在能量，使其更加稳定。然而，这种退火并非简单地改善材料韧性，反而在一定条件下促使材料变得更加脆弱，更容易发生断裂。
活性退火的关键在于动力学参数的调控，包括活性力的大小和持续时间。活性力决定了颗粒所承受的驱动力强度，而持续时间则影响动力学扰动发生的频率和持续性。通过调整这些参数，材料经历了从缓慢而高效的低能量态探寻，到过度扰动导致结构记忆丧失的转变。阈值以下，材料逐渐进入深能谷，表现出强化的机械性能和较高的稳定性；阈值以上，体系能量反弹，结构记忆被重置，呈现类似流体化的失稳行为。 值得注意的是，活性退火与传统的周期性剪切诱导的退火行为表现出惊人的相似性。两者都显示出应变幅度或活性力达到某一阈值时，系统失去历史记忆，进入松弛态。
同时，活性系统在稳定态趋近过程中展现了功率律的发散时间尺度，与周期性剪切玻璃的行为一致。此外，活动显著影响了材料的屈服行为和断裂模式，尤其是在样品的几何形状以及加载方式的配合下，内在的活动参数能够调控剪切带的形成和演化，从而控制脆性断裂的发生。 从微观机制的角度看，活性退火依赖于活性力方向的周期反转，即所谓的“应力反转”过程。细颗粒在一定的持久时间内沿固定方向运动，随后方向随机改变，这种“奔跑-翻滚”（run-and-tumble）动力学极大地促进了材料沿着玻璃能量景观中的深能谷探索。较长的持久时间允许系统充分利用当前方向进行结构优化，而过短的持久时间则导致频繁变向，降低了退火效率。相应地，存在最优的持久时间范围，使得退火效率最大，材料结构达到最低能量态。
在应用层面，这种活性退火机制对生物组织尤为重要。生物体内的细胞和分子体系常常表现出活性特征，局部动力学驱动使得组织结构能够根据功能需求发生适时重塑。研究显示，生物组织中的活性退火可能是年龄相关组织硬化的部分原因，同时也在胚胎发育和伤口愈合过程中起到关键作用。通过调控内部活性，组织能够实现在韧性和脆性之间的动态平衡，从而适应不同的机械环境。 此外，活性退火还与记忆效应密切相关。与周期性机械加载下材料能够编码应变幅度记忆类似，活性系统通过调整驱动力的强度和频率，也能在结构中存储并读取相应的记忆信息。
该记忆以特定的能量变化和动力响应表现出来，显示出动态无序体系的高度适应性。这一发现不仅深化了对非平衡玻璃态记忆形成机制的认识，也为生物记忆和智能材料设计提供了新思路。 值得强调的是，活性催化的退火过程中，系统不会像一些无热周期剪切体系一样达到完全的极限周期状态，而是表现出缓慢、对数形态的持续陈化特征。这种现象主要源于活性系统属于受力控制而非应变控制，使得无论初态如何，体系总能经历微细重排和松弛，难以达到真正的吸收状态。这种持续的陈化动态赋予了材料更丰富的调控潜力，但同时也带来了复杂的非平衡动力学挑战。 从材料工程的视角来看，活性退火提供了一种新颖且高效的非平衡热处理方式，有望替代传统的物理气相沉积、蒙特卡洛交换算法及周期剪切诱导退火等方法。
通过活性颗粒的设计和调控，可以实现材料微结构的自适应优化，提高其稳定性和力学性能，开辟智能材料和生物仿生材料的发展新方向。 在力学性能方面，活性退火能够明显改变非晶固体的屈服强度和断裂行为。逐渐增强的活性促使材料经历韧性向脆性的转变，显示出应力峰值的升高及其后的急剧下降，表明材料断裂模式从均匀塑性变形转变为剪切带主导的脆性断裂。样本的几何形状对剪切带的形成具有显著影响，仅当纵横比满足一定条件时，剪切带才能顺利发展，从而促进脆性断裂的发生。此外，持续时间、驱动力大小与外部加载速率三者的相互作用产生复杂的非单调行为，体现了活性动力学在材料破坏中的核心作用。 综上所述，活性退火不仅拓展了传统玻璃物理的研究边界，也为理解和设计具自适应力学性能的非晶材料提供了理论基础和实践路径。
未来研究可以进一步探寻多种活性参数结合对材料性能的综合调控，考察温度与活性之间的协同效应，以及实现多重记忆编码机制，推动材料智能化的发展进程。 在生物物理领域，深入理解活性退火及其力学影响，有助于揭示组织发育、疾病演进及衰老过程中结构变化的微观机理，从而支持相关医疗诊断和治疗策略的创新。此外，基于活性非晶体系的智能材料设计可望实现材料的自修复、自调节和信息存储功能，开启新一代功能性材料的广阔前景。活性退火带来的韧性到脆性转变现象，无疑为材料科学与生物物理交叉融合提供了宝贵窗口。
