轻元素超硬材料的第一性原理计算研究

【作者】 孙弘； 张翼； 潘梓城；

【机构】 上海交通大学物理系；

【摘要】 <正>超硬材料,特别是在极端条件(如高温、高压)下仍具有稳定性能的超硬材料(或涂料),在国防、工农业和日常生活中有极广泛的应用,如坦克的装甲、士兵的头盔必须在炮弹或子弹产生的高温高压下保持坚硬等等。目前自然界已知的最硬和次硬材料分别是金刚石(硬度为96GPa)和立方硼化氮(硬度为66GPa)。这两种材料具有许多相似的特性,例如相同的格点、都具有很高的溶点、很大的体弹性模量和导热系数、及相近的膨胀系数等。人们很自然地推测如果将构成金刚石的C和构成硼化氮的B、N等轻元属混合将会产生新的超硬材料(如立方BC2N),其硬度可能将高于硼化氮,并能改善金刚石的高温抗氧化性质(800℃)和抗高压性质(10GPa)。近几年在实验上也已合成了各种立方BCN更多还原