超硬材料是指維氏硬度大于40 GPa的結(jié)構(gòu)材料,其中,金剛石是最早發(fā)現(xiàn)的超硬材料,同時也是迄今為止已知的硬度最大的材料。一般來說,材料的性質(zhì)是由其結(jié)構(gòu)決定的,若就超硬材料的物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)而言,它也屬于功能材料。超硬材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)工具、軍事、民用、科學(xué)研究、采礦,國防電子信息和航天等領(lǐng)域。因此,提高硬質(zhì)材料的硬度,尋找或設(shè)計出新的具有其他獨(dú)特性能的超硬材料是材料研究界的一個重要課題。本文分別通過手動構(gòu)造和結(jié)構(gòu)搜索軟件獲得了幾種新型碳基超硬材料,并利用第一性原理方法詳細(xì)表征了這些材料的性質(zhì)。主要結(jié)論如下:(1)通過粒子群優(yōu)化算法搜索出一個屬于正交晶系的空間群為PMMA的晶體(命名為o-C8),該結(jié)構(gòu)的密度為2.993 g/cm3,結(jié)構(gòu)中碳原子均以sp3雜化方式鍵合。密度泛函理論計算顯示,其彈性常數(shù)滿足正交晶體的熱力學(xué)穩(wěn)定性判斷標(biāo)準(zhǔn),且聲子色散譜在整個布里淵區(qū)均無虛頻,證明了該晶體結(jié)構(gòu)是動力學(xué)穩(wěn)定的。電子性質(zhì)計算得出該結(jié)構(gòu)是一個具有間接帶隙為2.267 eV的半導(dǎo)體材料。靜水壓計算和拉伸應(yīng)力-應(yīng)變計算結(jié)果表明,該碳晶體結(jié)構(gòu)是超不可壓縮材料。模量計算顯示,其體彈模量、剪切模量和楊氏...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖9面上基金資助率隨申請人年齡的分布

圖9是申請人出生年份與資助率變化圖。可以發(fā)現(xiàn)，1960～1969、1970～1979和1980～19893個年齡段的獲資助項目總量分別為10、29和54,而對應(yīng)的資助率分別為20.00%、21.01%和18.75%,進(jìn)一步顯示80后青年科學(xué)家具有較為豐富的基金申請書撰寫經(jīng)驗。....

圖1.1金剛石的結(jié)構(gòu)圖形

摘要3較多結(jié)構(gòu)與已提出的超硬結(jié)構(gòu)重復(fù)。（2）RG2晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測方法RG2程序[59]對晶體結(jié)構(gòu)的搜索是通過隨機(jī)結(jié)構(gòu)生成模式實現(xiàn)的，是產(chǎn)生具有特定幾何特征的晶體結(jié)構(gòu)的有效途徑�？梢酝ㄟ^參數(shù)文件設(shè)置結(jié)構(gòu)的原子個數(shù)、配位類型、鍵長、鍵角等信息，程序運(yùn)行后能夠搜索出數(shù)千數(shù)萬的結(jié)構(gòu)晶體，通....

圖1.2T-碳的結(jié)構(gòu)圖形

摘要3較多結(jié)構(gòu)與已提出的超硬結(jié)構(gòu)重復(fù)。（2）RG2晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測方法RG2程序[59]對晶體結(jié)構(gòu)的搜索是通過隨機(jī)結(jié)構(gòu)生成模式實現(xiàn)的，是產(chǎn)生具有特定幾何特征的晶體結(jié)構(gòu)的有效途徑�？梢酝ㄟ^參數(shù)文件設(shè)置結(jié)構(gòu)的原子個數(shù)、配位類型、鍵長、鍵角等信息，程序運(yùn)行后能夠搜索出數(shù)千數(shù)萬的結(jié)構(gòu)晶體，通....

圖1.3Bct-碳的1×2×1超胞結(jié)構(gòu)圖形

西南大學(xué)碩士學(xué)位論文4（3）Bct-碳Bct-碳[62]是在一定壓力下通過分子動力學(xué)模擬發(fā)現(xiàn)的一種新型sp3雜化的超硬碳晶體材料，其結(jié)構(gòu)介于石墨和六方金剛石之間，如圖1.3所示，該晶胞結(jié)構(gòu)的體心是由四個碳原子構(gòu)成的四邊形。Bct-碳也可以看作是（2，2）碳納米管沿其c軸堆積形成的....

本文編號：3994308