電負(fù)性與超硬材料設(shè)計.pdf

1、電負(fù)性的概念1932年由Pauling提出，表示“分子中的原子將電子吸引向自身的能力”。經(jīng)過70多年的發(fā)展，電負(fù)性已成為在化學(xué)、材料等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的基本參數(shù)。材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)都與成鍵原子的電負(fù)性密切相關(guān)。電負(fù)性對于人們研究材料的結(jié)構(gòu)性能關(guān)系以及預(yù)測新型材料都具有重要的指導(dǎo)意義。 在前期的工作中，基于共價晶體中元素的靜電勢，我們提出了適用于共價晶體中元素的電負(fù)性模型，確定了周期表中58種元素在共價晶體中具有不同成鍵電子數(shù)和配位數(shù)的電

2、負(fù)性值?；陔娯?fù)性的觀點(diǎn)，我們建立了預(yù)測共價或極性共價材料的微觀硬度模型。該模型僅僅通過材料組成元素的電負(fù)性和晶體結(jié)構(gòu)就能準(zhǔn)確地預(yù)測各種材料的硬度。 目前，過渡金屬重金屬與輕元素硼、碳、氮、氧結(jié)合形成共價化合物成為獲得超硬材料的新途徑。然而，對于過渡金屬化合物能否形成超硬材料一直存在爭議；同時，新制備的材料對于準(zhǔn)確測量其硬度也存在著許多困難。因此，本文的主要工作是提出預(yù)測過渡金屬化合物硬度的方法，為探索新的超硬材料提供有用的指導(dǎo)

3、。 對于過渡金屬化合物，假設(shè)穩(wěn)定的過渡金屬化合物中輕元素遵循八隅規(guī)則，我們定量地確定了過渡金屬原子的成鍵電子數(shù)。根據(jù)計算共價電負(fù)性的方法，計算了過渡金屬元素的電負(fù)性，這樣我們基于電負(fù)性觀點(diǎn)的硬度模型被拓展到過渡金屬化合物。對于輕元素同時鍵連過渡金屬和輕元素的復(fù)雜化合物，根據(jù)輕元素鍵連原子的不同，將此類化合物分為兩個以輕元素為中心的子體系，成功地預(yù)測其硬度。 計算的過渡金屬簡單和復(fù)雜化合物包括硼化物、碳化物、氮化物和氧化物