发展高强高韧材料是材料科学家永恒的梦想,中国金属材料的制造和使用都名列世界第一,但很多关键结构材料的技术都还需要引进消化。金属非晶材料是新型材料中发展最快的具有广阔前景的高强材料,但是它们工业应用的最大障碍是它们的低断裂韧性,其在结构领域的应用一直受到韧性差,制造工艺复杂昂贵,工业合金稀少的制约。本报告将系统地介绍总结我们及合作者近年来通过金属玻璃断裂机制及组织结构的关系和增韧制备方法的研究进展^[1]。和其他金属材料一样,金属玻璃的力学性能和断裂机制和材料的组织结构是紧密相关的,我们研究了不同的多尺度力学实验方法用来表征金属玻璃的断裂性能及机制,我们又研究了金属玻璃原子尺度的组织结构的规律性及其和力学性能的相关性^[24],提出并发展了动态微墩及快beta弛豫测量等实验以表征金属玻璃的原子尺度的组织结构缺陷用以研究破坏过程的原子尺度结构演变过程。我们通过热处理的方式得到了超小尺度的纳米晶混杂在大体积的非晶基体里,后来我们通过前期的模拟计算^[7]得出超小尺度双相非晶材料只需很少力学性能差别就可以形成多剪切带形成的增韧机制^[1,7].最近我研究组成功地使用磁控溅射获得超纳尺度（<10nm）镁基非晶-纳米晶非同质的镶嵌结构的新材料,由于该材料的纳米晶晶粒约6nm,在加载过程中几乎不产生位错,变形能力由非晶部分产生非灾难性多剪切带形成的新变形机制,材料强度接近材料的理论值（E/20）,这种超纳新结构为材料科学家带来超小晶粒间的有别于晶界的新型材料家族,因而会改变金属材料所有和超小晶粒及晶界有关所有物理及化学性能。最后介绍超纳材料在微型结构,生物医学等领域的应用前景及材料集成先驱结构设计的案例。