声明
摘要
图表目录
符号表
1 绪论
1.1 超硬材料的研究背景
1.2 超硬材料的研究现状
1.3 B-C-N-O轻元素组成的超硬材料
1.4 碳基超硬材料
1.4.1 金刚石
1.4.2 非晶碳
1.4.3 富勒烯和纳米管
1.5 类碳超硬材料
1.5.1 二元B-N体系:c-BN和B13N2
1.5.2 二元BC体系:B4C和BC5
1.5.3 二元BO体系:B6O
1.5.4 二元CN体系:C3N4
1.5.5 三元BCN体系
1.6 本论文研究思路和研究内容
2 计算方法
2.1 密度泛函理论
2.2 固体弹性的计算方法
2.2.1 弹性常数的计算方法
2.2.2 弹性模量
2.3 硬度的计算方法
2.3.1 研究背景
2.3.2 模量与硬度之间的线性关系
2.4 本论文中使用的软件包简介
3 碳材料新相:可调的sp3连接石墨烯自组装聚合体
3.1 前言
3.2 结构模型和计算方法
3.3 结果和讨论
3.3.1 结构性能
3.3.2 热力学稳定性
3.3.3 电子结构
3.3.4 力学性能
3.3.5 全碳负线性压缩率材料
3.4 小结
4 类碳晶体P-BN和AlMgB14
4.1 前言
4.2 实验和计算方法
4.3 冷压缩h-BN产生的新的超硬BN同素异形体:P-BN
4.3.1 P-BN的结构参数
4.3.2 P-BN结构稳定性
4.3.3 P-BN的力学性能和硬度
4.4 AlMgB14三元超硬硼化物的实验制备与理论研究
4.4.1 实验结果和分析
4.4.2 第一性原理计算
4.5 小结
5 碳和类碳非晶相
5.1 前言
5.2 计算方法
5.3 玻璃碳在高压下结构的转化
5.3.1 玻璃碳的定义
5.3.2 碳在高压下成键类型的转化
5.3.3 碳的新相R3碳
5.3.4 测试计算
5.3.5 玻璃碳在压力下结构和力学性能的转变
5.3.6 从R3碳到非晶碳的相变
5.4 低密度碳氮非晶结构和力学性能的分子动力学模拟
5.4.1 非晶CN构型
5.4.2 CN非晶的力学性能
5.5 三元B-C-N非晶的形成能力与力学性能
5.5.1 B-C-N三元非晶的形成能
5.5.2 B-C-N三元非晶的力学性能
5.6 小结
6 低维碳纳米材料:纳米金刚石、金刚石纳米线、石墨烯同素异形体
6.1 前言
6.2 计算方法
6.3 单轴压缩下氢钝化的零维纳米金刚石的电子和电子性能
6.4 一维金刚石纳米线
6.5 二维(4,8)石墨烯同素异形体
6.6 小结
7 结果与展望
创新点摘要
参考文献
附录A 不同晶系弹性模量矩阵
附录B 力学稳定性的判断标准
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介