壓力是一個基本的物理學參量,微觀上它可以縮短原子間的距離,較大程度地改變材料的電子結構及成鍵模式;宏觀上它可以使材料的物理化學性質發(fā)生改變。如能巧妙地利用壓力,我們可以有效調整材料的物理化學特性,進而獲得一系列性能優(yōu)異的多功能材料。近些年,靜態(tài)和動態(tài)高壓實驗技術得到了長足的發(fā)展,這使得許多性能優(yōu)異的多功能材料得以合成,例如H3S高溫超導體、新型超硬材料、新型高能量密度材料等。隨著計算機技術的不斷發(fā)展及理論方法的改進,利用理論計算來模擬材料在高壓下的物性變化成為可能。近年來,理論模擬逐漸成為材料設計、開發(fā)及性能測試的重要研究手段。利用理論模擬高壓環(huán)境,獲得新型功能材料已經(jīng)取得了令人矚目的研究成果。近期,我們課題組首次在理論上預測了一種新型的高溫超導體H3S,其超導轉變溫度可達200 K。后續(xù)該理論研究成果被國外實驗研究者證實。這一研究成果充分說明理論模擬能夠有效指導實驗獲得新型材料。基于這樣的研究思路,我采用第一性原理方法對高能量密度材料進行了深入而系統(tǒng)的研究,理論上預測了多種性能優(yōu)異的高能材料。高能密度材料(High Energy Density Material,簡稱HEDM)可用作...

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1計算模擬與實驗合成關系圖

圖1.1計算模擬與實驗合成關系圖料的計算和模擬離不開對量子力學的計算，求解大量的方程需要計持。近些年來，計算機技術不斷取得突破，計算程序不斷發(fā)展同時也不斷提高。一代代科學家不斷完善量子力學理論，加上計算機運高，使得計算機能夠完成對材料的模擬和設計。計算原理方法與計成，共同促進....

圖1.2水的相圖

算法(geneticevolutionalgorithm)[2]、隨機取樣算法(randomgsearching)[3]、極小跳躍算法(minimumhopping)[4]、模擬退火算法(simulatedannealing)[5]等。結合一性原理方法，發(fā)展了多種結構搜....

圖1.3地球內部的環(huán)境

圖1.3地球內部的環(huán)境除了物理學和材料學外，高壓科學還促進了其它多種學科共同發(fā)展，地學、天體物理、生命科學、信息科學等也都不斷取得創(chuàng)新性突破。因而，在功能材料、能源材料、環(huán)境保護、地球內部資源開發(fā)，海洋資源利用等領域，高壓科學取得的重大成就，很大程度上推動了高科技產(chǎn)業(yè)的開發(fā)和....

圖1.4cg-N的結構圖

的結構[24]。從這時候開始，氮的高壓相研究得到了廣泛的關，德國科學家Eremets等人首次合成出了cg-N，它們采用的對頂砧實驗裝置，實驗條件為110GPa和2000K，單鍵立方氮相，從而真正意義上獲得單鍵形式的氮[6]。在圖1.4中可以看型的共價晶體，每一....

本文編號：3989505