本文關(guān)鍵詞：幾種新型超硬材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 第一性原理 晶體結(jié)構(gòu) 超硬材料 結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè) 高壓

【摘要】：傳統(tǒng)超硬材料金剛石的熱穩(wěn)定性差，易于和含鐵材料反應(yīng)，尋找高熱穩(wěn)定性和高化學(xué)惰性的新型超硬材料是物理、化學(xué)和材料領(lǐng)域的長期焦點(diǎn)課題。本文選取最有潛力成為超硬材料的硼、碳、氮和氧的化合物和過渡族重金屬的輕元素化合物兩類典型體系為研究對(duì)象，開展了新型超硬材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和硬度的計(jì)算研究工作，取得了以下創(chuàng)新性成果： 1、在B-N-O三元化合物中，我們利用CALYPSO硬度導(dǎo)向結(jié)構(gòu)搜索方法，設(shè)計(jì)了與金剛石等電子的B3NO穩(wěn)定化合物，繪制了硬度隨能量變化的分布圖，獲得了能量低、硬度高的oI20和oP20結(jié)構(gòu)，兼具超硬和半導(dǎo)體特性，為實(shí)驗(yàn)合成B-N-O超硬材料提供了指導(dǎo)。 2、通過CALYPSO和AIRSS方法，我們對(duì)氮化鎢體系進(jìn)行了變化學(xué)組分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，，確定了三種能量最穩(wěn)定的氮化鎢化合物，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)X射線衍射數(shù)據(jù)，確定了實(shí)驗(yàn)合成化合物的結(jié)構(gòu)。彈性、硬度和理想強(qiáng)度等計(jì)算表明它們均為高抗壓縮的硬質(zhì)材料。 3.實(shí)驗(yàn)上合成了高抗壓縮的碳化鉑，然而其結(jié)構(gòu)一直存在爭(zhēng)議。基于已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們?cè)O(shè)計(jì)了遍歷輕原子的設(shè)計(jì)理念，通過熱力學(xué)穩(wěn)定性、晶格動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性和對(duì)比實(shí)驗(yàn)X射線衍射數(shù)據(jù)，確定了實(shí)驗(yàn)合成化合物常壓下具有閃鋅礦結(jié)構(gòu)。
【關(guān)鍵詞】：第一性原理 晶體結(jié)構(gòu) 超硬材料 結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè) 高壓
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O469
【目錄】：

• 論文提要4-5
• 中文摘要5-8
• Abstract8-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 超硬材料簡(jiǎn)述14-16
• 1.2 兩大類典型的超硬材料16
• 1.3 探索超硬材料的發(fā)展現(xiàn)狀16-19
• 1.4 尋找超硬結(jié)構(gòu)的常見方法19
• 1.5 論文選題目的和意義19-21
• 第二章 理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法簡(jiǎn)述21-34
• 2.1 理論基礎(chǔ)21-25
• 2.1.1 絕熱近似21-22
• 2.1.2 Hatree-Fock22
• 2.1.3 Hohenboerg-Kohn 定理22-23
• 2.1.4 Kohn-Sham 方程23-24
• 2.1.5 交換關(guān)聯(lián)函數(shù)24
• 2.1.6 自洽計(jì)算24-25
• 2.2 第一性原理計(jì)算方法25-28
• 2.2.1 周期性邊界條件25-26
• 2.2.2 線性變分26
• 2.2.3 贗勢(shì)方法26-28
• 2.3 CALYPSO 預(yù)測(cè)方法28-30
• 2.4 硬度計(jì)算方法30-34
• 2.4.1 高發(fā)明的硬度理論30-32
• 2.4.2 Simunek 硬度模型32-34
• 第三章 硬度驅(qū)動(dòng)下富硼氮氧化合物的結(jié)構(gòu)探索34-47
• 3.1 新型超硬材料背景簡(jiǎn)介34
• 3.2 超硬結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)理論方法34-35
• 3.3 金剛石等電子化合物富硼氮氧35-36
• 3.4 富硼氮氧化合物的晶體結(jié)構(gòu)36-41
• 3.5 富硼氮氧化合物的電子和晶格動(dòng)力學(xué)性質(zhì)41-45
• 3.6 富硼氮氧化合物超硬結(jié)構(gòu)成鍵分析45
• 3.7 本章小結(jié)45-47
• 第四章 氮化鎢的基態(tài)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能研究47-61
• 4.1 過渡金屬輕元素化合物簡(jiǎn)介47-48
• 4.2 計(jì)算細(xì)節(jié)48-49
• 4.3 尋找氮化鎢的最穩(wěn)定配比49-51
• 4.4 氮化鎢的晶體結(jié)構(gòu)51-54
• 4.5 氮化鎢的電子、力學(xué)和彈性性質(zhì)54-57
• 4.6 實(shí)驗(yàn)合成氮化鎢的結(jié)構(gòu)57-59
• 4.7 本章小結(jié)59-61
• 第五章 實(shí)驗(yàn)合成碳化鉑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性質(zhì)研究61-72
• 5.1 背景介紹61-62
• 5.2 碳化鉑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)62-66
• 5.3 碳化鉑的力學(xué)和彈性性質(zhì)66-70
• 5.4 本章小結(jié)70-72
• 第六章 論文總結(jié)與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-90
• 作者簡(jiǎn)介90-91
• 攻讀研究生期間公開發(fā)表的學(xué)術(shù)論文91-92
• 致謝92-93

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉悅林;金碩;張穎;;Interaction between impurity nitrogen and tungsten:a first-principles investigation[J];Chinese Physics B;2012年01期

2 李曉鳳;翟紅村;付宏志;劉中利;姬廣富;;Physical properties of hexagonal WN_2 under pressure[J];Chinese Physics B;2011年09期

本文編號(hào)：860472