壓力是一個基本的物理學參量,微觀上它可以縮短原子間的距離,較大程度地改變材料的電子結(jié)構(gòu)及成鍵模式;宏觀上它可以使材料的物理化學性質(zhì)發(fā)生改變。如能巧妙地利用壓力,我們可以有效調(diào)整材料的物理化學特性,進而獲得一系列性能優(yōu)異的多功能材料。近些年,靜態(tài)和動態(tài)高壓實驗技術(shù)得到了長足的發(fā)展,這使得許多性能優(yōu)異的多功能材料得以合成,例如H3S高溫超導體、新型超硬材料、新型高能量密度材料等。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展及理論方法的改進,利用理論計算來模擬材料在高壓下的物性變化成為可能。近年來,理論模擬逐漸成為材料設(shè)計、開發(fā)及性能測試的重要研究手段。利用理論模擬高壓環(huán)境,獲得新型功能材料已經(jīng)取得了令人矚目的研究成果。近期,我們課題組首次在理論上預測了一種新型的高溫超導體H3S,其超導轉(zhuǎn)變溫度可達200 K。后續(xù)該理論研究成果被國外實驗研究者證實。這一研究成果充分說明理論模擬能夠有效指導實驗獲得新型材料�；谶@樣的研究思路,我采用第一性原理方法對高能量密度材料進行了深入而系統(tǒng)的研究,理論上預測了多種性能優(yōu)異的高能材料。高能密度材料(High Energy Density Material,簡稱HEDM)可用作...

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1計算模擬與實驗合成關(guān)系圖

圖1.1計算模擬與實驗合成關(guān)系圖料的計算和模擬離不開對量子力學的計算，求解大量的方程需要計持。近些年來，計算機技術(shù)不斷取得突破，計算程序不斷發(fā)展同時也不斷提高。一代代科學家不斷完善量子力學理論，加上計算機運高，使得計算機能夠完成對材料的模擬和設(shè)計。計算原理方法與計成，共同促進....

圖1.2水的相圖

算法(geneticevolutionalgorithm)[2]、隨機取樣算法(randomgsearching)[3]、極小跳躍算法(minimumhopping)[4]、模擬退火算法(simulatedannealing)[5]等。結(jié)合一性原理方法，發(fā)展了多種結(jié)構(gòu)搜....

圖1.3地球內(nèi)部的環(huán)境

圖1.3地球內(nèi)部的環(huán)境除了物理學和材料學外，高壓科學還促進了其它多種學科共同發(fā)展，地學、天體物理、生命科學、信息科學等也都不斷取得創(chuàng)新性突破。因而，在功能材料、能源材料、環(huán)境保護、地球內(nèi)部資源開發(fā)，海洋資源利用等領(lǐng)域，高壓科學取得的重大成就，很大程度上推動了高科技產(chǎn)業(yè)的開發(fā)和....

圖1.4cg-N的結(jié)構(gòu)圖

的結(jié)構(gòu)[24]。從這時候開始，氮的高壓相研究得到了廣泛的關(guān)，德國科學家Eremets等人首次合成出了cg-N，它們采用的對頂砧實驗裝置，實驗條件為110GPa和2000K，單鍵立方氮相，從而真正意義上獲得單鍵形式的氮[6]。在圖1.4中可以看型的共價晶體，每一....

本文編號：3989505