電負性與超硬材料設計.pdf

1、電負性的概念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，電負性已成為在化學、材料等領域廣泛應用的基本參數(shù)。材料的結構性質(zhì)都與成鍵原子的電負性密切相關。電負性對于人們研究材料的結構性能關系以及預測新型材料都具有重要的指導意義。 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、負性值。基于電負性的觀點，我們建立了預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性和晶體結構就能準確地預測各種材料的硬度。 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

3、。 對于過渡金屬化合物，假設穩(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)計算共價電負性的方法，計算了過渡金屬元素的電負性，這樣我們基于電負性觀點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，成功地預測其硬度。 計算的過渡金屬簡單和復雜化合物包括硼化物、碳化物、氮化物和氧化物