新型富硼超硬材料B12N2X的理论设计和制备技术

富硼材料具有高的硬度和耐热性能，用途颇广。近年来，富硼相的许多研究在NATURE等高水平杂志上发表。研究者声称在富硼相中B6O具有45GPa的最高硬度。我们利用自己发展的硬度理论结合第一性原理计算已经初步预测出一种B12N2Be可能具有48.7GPa的硬度，一旦合成将成为目前最硬的富硼相。本工作就是要进行该类物质B12N2X（X=Be、Zn、Cd等）详尽的理论研究和合成实验。根据第一性原理，从理论上设计B12N2X的晶体结构，计算其能带结构和电子结构，预测出其可能具有的光、电、热、力学等功能性质。利用化学催化合成和高温高压技术进行B12N2X的合成，找到合适的反应物和合成条件，揭示反应机理。获得纳米粉体和大尺寸单晶体。精确测定化合物的晶体结构，建立该材料体系成分、晶体结构与功能性质之间的关系。探索硬度接近甚至超过金刚石的富硼化合物。