本项目拟选硼、碳、氮、氧构成的轻元素共价型材料为研究目标,利用基于密度泛函的第一性原理方法系统地研究高温高压下材料晶体结构、硬度及理想强度等力学性质,获得高温高压下设计新型高硬度、高强度材料的某些规律。(1)在不同的温度和压强条件下对轻元素共价型材料进行系统的结构预测,获得不同条件下的最稳定的结构和亚稳态结构,描绘出材料的温度-压强相图。(2)研究轻元素共价型材料的体弹模量、弹性常数、硬度和理想强度等力学性质随温度、压强的变化规律,研究缺陷、表面与界面对材料硬度和理想强度的影响。(3)分析材料的微观晶体结构和硬度及理想强度等力学性质之间存在的定性或定量关联,获得高压下设计新型高硬度、高强度材料的某些普适规律。(4)对预言的高硬度、高强度材料进行电子性质、晶格动力学性质、电子-声子耦合行为研究,探索轻元素共价型材料成为多功能超硬材料的可能。
英文主题词Light elements covalent materials;Crystal structures;Hardness;Ideal strength;High temperature and high pressure