收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

硬质晶体的化学键、晶体结构与力学性质研究

郭晓菊  
【摘要】: 本论文包括两方面的主要内容:一是从化学键合的观点出发建立了硬质晶体的宏观力学性质——硬度和强度与晶体的微观结构参数之间的定量关系;二是采用第一性原理方法在轻元素与贵金属及轻元素化合物中预测了几种新型亚稳材料,尤其是超硬材料。 将晶体的宏观力学性质与微观结构参数联系起来,不仅可以发展定量预测晶体宏观力学性质的理论方法,而且可以帮助我们从物理本质上理解相应的宏观性质。将硬度的半经验公式与化学键的布居数离子性标度相结合,使完全采用第一性原理可计算的参数来预测硬度成为可能。在我组前期工作的基础上,本文进一步探讨了富硼化合物和纤锌矿结构中布居数P_c的取值方法和影响化学键离子性的内在因素,预测了B_6O、B_(13)C_2、新型亚稳材料BC_2N、纤锌矿半导体、B_6N、B_6P和B_6As等复杂晶体的理论硬度,其中B_6O、B_(13)C_2、BC_2N和纤锌矿半导体的理论硬度与实验硬度相当吻合。 对于过渡金属碳化物与氮化物而言,硬度的半经验公式并不适用。通过深入探究该类晶体与金刚石、c-BN等共价晶体化学键性质的差异,发现了影响晶体硬度的另外两个因素:化学键中很小的金属性成分使硬度急剧下降的负面影响,以及参与杂化的d价电子使硬度增大的正面影响。经修正后,得到了对高共价性晶体普适的硬度表达式。 纳米超晶格的硬度异常增高现象引起了人们的广泛关注。如何将上述硬度模型拓展到处理超晶格的硬度问题,是不断完善该硬度模型的一个新目标。将影响超晶格中带隙宽度的量子限域效应引入到超晶格的硬度计算当中,导出了描述超晶格硬度的半经验模型。该模型认为:量子限域效应的存在使超晶格体系的硬度在小调制周期时得到大幅提升。 强度是晶体力学性能的又一个重要指标。强度与硬度都由化学键的键强所决定。本论文首先将化学键的键强定义为化学键抵抗轴向拉伸变形所能承受的极限拉力,通过引入有效成键电子数这一新概念,建立起了化学键键强与键长及有效成键电子数的定量关系。该模型可以描述纯共价化学键、极性共价键与离子键的键强,并且可用于估算某些晶体材料沿特定方向的抗拉强度。与共价晶体内聚能及离子晶体晶格能比较后发现该模型给出的键强与内聚能、晶格能有相同的趋势。 以5种结构的C_3N_4为初始结构,我们构建了5种可能的B_4C_3相。采用第一性原理计算方法得到了各B_4C_3相的平衡晶格常数、内聚能以及电子性质,采用硬度的半经验公式预测了4种半导体性B_4C_3相的理论硬度,其中,c-B_4C_3与cs-B_4C_3具有与c-BN可比的高硬度。为了确定前人实验合成的OsC的晶体结构,我们构建了7种可能的OsC结构。通过总能量计算、稳定性判断、X射线衍射模拟结果分析及硬度计算,我们认为实验中合成的OsC应具有NiAs结构而不是WC结构。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 师进生;;Bi_2Sr_2CuO_6超导性与价键关系的研究[J];青岛农业大学学报(自然科学版);2009年02期
2 高发明;高压相立方氮化物的硬度预测[J];人工晶体学报;2005年04期
3 张思远,任金生;立方钙钛矿型复合氟化物晶体的化学键和离子行为[J];化学物理学报;1993年02期
4 张克从,陈学安,王希敏;三硼酸铋(BiB_3O_6)晶体研究综述[J];人工晶体学报;2005年03期
5 张克从;晶体结构与性能关系及其发展[J];人工晶体学报;1985年Z1期
6 吕孟凯;尹鑫;;碘酸盐系列晶体材料研究的进展[J];硅酸盐通报;1989年05期
7 李金鹏;侯红卫;;二茂铁间苯甲酸锌配合物中心金属离子交换的研究[J];科学通报;2009年17期
8 孙强;师进生;;无机晶体中Zr~(4+)电荷迁移能与基质平均能隙关系[J];无机化学学报;2009年10期
9 张思远;复杂晶体的化学键研究[J];化学物理学报;1991年02期
10 刘晶岩;;Ce_3(SiS_4)_2X(X=Cl,Br,I)系列发光晶体化学键参数的计算[J];高师理科学刊;2006年02期
11 于金库;李东春;高发明;;Tl_2Ba_2Ca_2Cu_3O_(10)的化学键性质和同质异能位移研究(英文)[J];化学物理学报(英文版);2006年03期
12 傅平秋,倪集众;三十二年来我国矿物学研究进展[J];矿物学报;1982年01期
13 江建生,胡宁海,周清廉,申成,樊玉国;二苯亚砜硝酸铒的晶体结构[J];中国科学技术大学学报;1984年01期
14 柴钢,王文魁;锡石的晶体结构和形态的关系[J];岩石矿物学杂志;1988年04期
15 高胜利;马怀让;杨祖培;;六水合硝酸镝(Ⅲ)的晶体结构[J];西北大学学报(自然科学版);1990年02期
16 石磊,沈富仁,周锡庚,叶钟文;Nd·(η~5-C_5H_5)_3·OC_4H_6的晶体结构[J];中国科学技术大学学报;1991年01期
17 陈仝;彭长琪;张洁;孙育斌;;合成含Zn云母的晶体结构特性研究[J];武汉理工大学学报;1993年04期
18 欧阳燕,廖代正,姜宗慧,阎世平,王耕霖;草酰胺桥联的异三核配合物[Zn(CuL)_2N_3](ClO_4)·1.25 H_2O的合成、结构及光谱性能[J];南开大学学报(自然科学版);2005年04期
19 王英伟,程灏波,朱忠丽,李建利,刘景和;Yb:KGd(WO_4)_2激光晶体结构与振动光谱[J];无机材料学报;2005年06期
20 吴琦;王红宁;刘世贵;;芽孢杆菌植酸酶分子生物学研究进展[J];中国生物工程杂志;2005年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 薛冬峰;贺祥珂;张旭;晏成林;徐家跃;;铌酸锂晶体的结构与离子迁移[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
2 叶俊伟;张萍;叶开其;叶玲;王悦;;基于邻菲啰啉配体构筑功能发光超分子晶体材料的研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
3 徐明霞;孙洵;孙绍涛;刘宝安;许心光;;快速生长DKDP晶体的光学性质研究[A];第15届全国晶体生长与材料学术会议论文集[C];2009年
4 黄建华;龚兴红;陈雨金;谭奇光;罗遵度;黄艺东;;Er~(3+):NaGd(WO_4)_2晶体的生长和光谱性质[A];第14届全国晶体生长与材料学术会议论文集[C];2006年
5 薛冬峰;张旭;许东利;晏成林;贺祥珂;王继扬;;激光倍频晶体的结构与性能[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
6 邱晓;蒋勇;万重庆;李夏;;铜配合物的合成和结构[A];第七届全国催化剂制备科学与技术研讨会论文集[C];2009年
7 郑燕青;孔海宽;忻隽;陈辉;涂小牛;曾一明;施尔畏;;硅酸镓镧族晶体的理论筛选、生长与应用[A];第15届全国晶体生长与材料学术会议论文集[C];2009年
8 张丽;车云霞;郑吉民;;四重穿插配合物{[Ni(bpea)(bimb)]·(H_2O)}_n的合成与晶体结构[A];中国化学会第27届学术年会第08分会场摘要集[C];2010年
9 李文杰;樊志;郭敏杰;刁春华;景作亮;陈鑫;;环糊精与间硝基苯氧乙酸包合物的晶体结构[A];大环化学和超分子化学的新发展——当前学科交叉的一个重要桥梁——中国化学会全国第十五届大环化学暨第七届超分子化学学术讨论会论文摘要集[C];2010年
10 冷鑫;李湘广;李丽丽;杨秉勤;;二茂铁环蕃的合成及其晶体结构[A];大环化学和超分子化学的新发展——当前学科交叉的一个重要桥梁——中国化学会全国第十五届大环化学暨第七届超分子化学学术讨论会论文摘要集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭晓菊;硬质晶体的化学键、晶体结构与力学性质研究[D];燕山大学;2010年
2 许东利;功能材料结晶生长过程中的化学键合行为研究[D];大连理工大学;2010年
3 于大秋;晶体中的化学键和结构—性能关系研究[D];大连理工大学;2008年
4 翁建全;1,3-噻唑烷衍生物的合成、结构和生物活性[D];浙江工业大学;2005年
5 何战兵;Al-Cr-(Si)合金系中准晶及其近似晶体相的结构研究[D];大连理工大学;2005年
6 吴宗斌;多孔膦酸盐的制备、表征和结构研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2004年
7 毛红艳;多吡啶、多羧酸构筑的功能性配合物的结构和性能研究[D];东北师范大学;2005年
8 董晋湘;无磷洗涤剂助剂——层状二硅酸钠的合成与特性研究[D];太原理工大学;2004年
9 蔡淑怡;含硫族碳硼烷配体有机多核过渡金属配合物的合成和结构研究[D];复旦大学;2007年
10 杨文;几类化合物中的分子间弱相互作用研究[D];苏州大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李娜;钙钛矿晶体的结构与化学键[D];大连理工大学;2010年
2 刘国祥;噻吩酰肼衍生物及其配合物的合成、晶体结构与非线性光学性质研究[D];华侨大学;2008年
3 张文娟;无机—有机杂化硼酸盐的合成、晶体结构及其热力学性质研究[D];陕西师范大学;2006年
4 张莉;新型碘酸盐材料的水热法合成及结构与性能研究[D];北京工业大学;2006年
5 康聪颖;无机材料的带隙与体积模量研究[D];大连理工大学;2013年
6 周晓光;含磷的过渡金属簇合物的水热合成和晶体结构研究[D];东北师范大学;2004年
7 李丽;金属磺酸盐的合成及结构研究[D];东北师范大学;2004年
8 黄毅;含有机配体的多元金属硫族硒、碲化合物的合成、结构及性能研究[D];北京化工大学;2003年
9 王荣方;IB、ⅡB金属含硒簇(配)合物的合成、表征与性能研究[D];华南师范大学;2005年
10 周艳青;苯并-15-冠-5侧臂冠醚衍生物的合成、表征及阴离子识别性质[D];西北师范大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 毛黎;美利用DNA链获得金纳米粒子晶体[N];科技日报;2008年
2 毛黎;美开发出耐高温超强超硬纳米晶体铁合金[N];科技日报;2008年
3 毛黎;美测定超级离子传导性材料晶体结构[N];科技日报;2008年
4 记者 常丽君;新方法可制造自然界没有的全新晶体[N];科技日报;2011年
5 任霄鹏;可存储清洁能源的最轻晶体材料诞生[N];人民政协报;2007年
6 历重;沙门氏菌对宿主细胞的侵染机制研究获进展[N];中国医药报;2007年
7 余祖球;铁红釉的艺术特征及晶体结构简介[N];广东建设报;2005年
8 主讲人 沈德忠 中国工程院院士 整理 嘉星一族;人工晶体改变世界[N];北京科技报;2010年
9 吕贤如;大将风度与择菠菜叶[N];光明日报;2006年
10 ;新型电荷传输材料的合成技术[N];科技日报;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978