我院2026届硕士生吴凯伟在读期间以第一作者身份，在国际固体力学领域旗舰期刊《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》(JMPS) 上发表研究论文，题为：“A Multiscale Investigation into the Electroplastic Effects in Copper: Experiments and Crystal Plasticity Modeling”。
该研究系统地揭示了以纯铜为代表的金属材料在电致塑性效应下的多尺度力学行为及其微观变形机制，并对该领域长期存在的争议性科学问题作出了深入评述。上海交通大学为论文第一单位，材料科学与工程学院孙霄川博士后、巴黎卓越工程师学院施奇伟副教授与上海大学汪华苗教授为共同通讯作者。
文章介绍
本文在严格温控条件下对纯铜进行了脉冲电流辅助拉伸实验，并采用冷风冷却与红外测温确保样品温度接近室温，从而突出非热效应。实验结果显示，电辅助加载下应力-应变曲线呈现特征性局部波动，单个脉冲内依次出现“快速下降”与“缓慢下降”两阶段应力响应，且宏观流变应力和加工硬化率随电流密度增加而显著降低。通过大范围EBSD、双束TEM和高分辨EBSD表征发现，电塑性未激活非密排面滑移，<111>//RD织构强度无明显变化，但总位错密度显著降低，且降低主要源于统计存储位错（SSD）的回复，而几何必要位错（GND）密度基本不变。
不同脉冲电流密度下样品的应力响应
不同脉冲电流下变形样品的几何必要位错（GND）密度直方图、KAM分析以及SSD密度下降的定量估计
进一步，在弹性-黏塑性自洽（EVPSC）框架基础上建立了力-电磁耦合的晶体塑性模型（EC-EVPSC），通过引入电流对短程能垒的降低（修正Orowan方程中的激活自由能）来描述“快速下降”，并通过在Kocks-Mecking型位错演化方程中引入电流对位错核能量（dislocation core energy）的影响，修正位错增殖系数与回复能垒，用于描述“缓慢下降”。
不同脉冲电流下的实验（Exp.）与模拟（Sim.）应力-应变曲线
模型仅用两个电流相关参数即可同时复现不同电流密度下的宏观应力-应变曲线、局部应力波动、半定量位错密度演化及定性织构演变，并通过独立实验案例（70 A/mm²）和不同脉冲参数（1 Hz、10%占空比）进行了充分验证。模型解耦分析进一步确认，快速应力下降主要源于电流对位错运动能垒的瞬时降低，而缓慢下降对应电流诱导的动态回复过程，两者共同决定了宏观加工硬化率的累积降低。
三阶段机制的示意图
该研究不仅进一步澄清了铜中电塑性的物理起源，还对文献中的争议现象给出了合理的再解释。作者指出，部分铜实验中电塑性不显著可能源于预加载阶段位错已提前湮灭；铅在低温下无电塑性是因为其处于超导态（适用BCS理论），抑制了电子-位错散射与磁塑性机制；不同金属电塑性响应的差异则与电子弛豫时间等本征性质相关，表明电塑性机制具有材料依赖性。
全文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jmps.2026.106597
文章合作情况简介
本工作是国际性科研合作，四个国家的多个科研单位的研究人员深入地参与了研究。其中，吴凯伟同学不仅是科学内容的主要贡献者之一，也承担了科研组织、团队组建与协调工作，展现了我院学子在科研合作上的国际胜任力。
国内单位：上海交通大学巴黎卓越工程师学院、材料科学与工程学院、机械与动力工程学院；上海大学力学与工程科学学院；北京大学力学与工程科学学院。
海外单位：法国Mines Paris-PSL材料科学中心(Centre des Matériaux)、材料成型中心(Centre de Mise en Forme des Matériaux)；德国Max-Plank学会可持续材料研究所；英国兰开斯特大学工程学院。
主要科研指导
孙霄川，上海交通大学材料科学与工程学院博士后，于上海交通大学获得机械工程本科、硕士与博士学位。目前已在Nature Photonics, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Acta Materialia与International Journal of Plasticity等学术期刊发表 SCI 论文18篇。
施奇伟，上海交通大学巴黎卓越工程师学院副教授，主持多项国家自然科学基金面上、青年项目，并得到法国电力集团以及泰思肯电镜公司资助。在Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Acta Materialia, International Journal of Plasticity, Materials Characterization等学术期刊上发表40余篇学术论文。
汪华苗，上海大学力学与工程科学学院教授。主持多项科研项目，包含国自然面上项目、国自然地区合作项目、以及多项省级重点项目和企业、国防委托课题。在Nature Photonics, Nature Nanotechnology, Nature Communications, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Acta Materialia, International Journal of Plasticity, Materials Characterization等学术期刊上发表百余篇学术论文。
Samuel FOREST，巴黎国立高等矿业学院(Mines Paris)教授，2022年当选法国科学院院士。FOREST教授是享誉国际的固体力学大师，曾获得法国科学院Huy Duong Bui大奖章和CNRS银质奖章等重要学术荣誉。他长期致力于发展广义连续介质力学(Generalized Continuum Mechanics)的理论框架，并带领团队系统研究了多晶材料、金属泡沫及多孔介质的塑性变形、损伤和断裂机理。其研究成果在工程关键材料部件的寿命预测和性能优化方面已经展现出了卓越的应用价值。他同时也是欧洲力学会(EUROMECH)秘书长、世界力学家大会委员会(ICTAM Congress Committee)成员，并在多个国际主流期刊担任主编/副主编。
刊物简介
《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》(JMPS) 创刊于1952年，由当代固体力学重要奠基人Rodney Hill创办，是国际固体力学领域历史悠久且公认度极高的旗舰期刊。该刊始终秉持发表“具有持久价值的最高质量研究”这一核心理念，并鼓励作者深入阐述其成果对力学学科发展所产生的深远意义与影响。
来源｜科研办
文图｜吴凯伟
排版｜李雷
责编｜付雅宁