纳米多层膜超硬效应的理论预测和实验研究

实验研究发现，一些材料体系的纳米多层膜，在其成分调制周期减少到10 nm以下时，呈现出弹性模量和硬度异常升高的超模量和超硬度现象。这就意味着如果合理设计材料的显微结构就可以有效的增强材料的硬度，从而为我们提供了一条寻找新型超硬材料的新途径。但是，至目前为止，这种纳米多层膜超硬效应的理论机制仍未明了，还没有一种有效的理论，能够预测出到底哪些材料的纳米多层膜存在超硬效应，因而纳米多层膜超硬效应的理论和实验研究成为近年来薄膜研究的热点之一。我们研究小组在完成了块体材料硬度理论的基础上，拟利用化学键理论和第一性原理的方法进一步揭示纳米多层膜超硬效应的机理，建立一种能够进行硬度预测的纳米多层膜超硬效应理论，并在所建立理论指导下采用离子束溅射技术和磁控溅射技术有目的地制备新型超硬纳米多层薄膜，探索硬度超过或达到金刚石的新型超硬纳米多层薄膜体系。