燕大学者提出预测材料硬度的微观理论

　　2、“我知道谁比谁硬”材料硬度的微观理论

　　2003年7月4日，国际著名学术期刊、美国物理学会主办的《物理评论快报》上发表的一篇论文引起了全球物理学界和材料科学界科学家的普遍关注。

　　这篇名为《共价晶体的硬度》的文章是我国燕山大学亚稳材料制备技术与科学重点实验室的科研成果。论文基于“共价材料硬度等于单位面积上的化学键对金刚石压头的抵抗阻力”这一假设，提出了共价材料硬度的微观理论，从而科学地揭示出硬度这个宏观物理量的微观实质，准确地预测了最新合成的超硬材料———立方BC2N晶体(B：硼、C：碳、N：氮)的硬度。

　　一石激起千层浪，众多关注的目光纷纷投向中国的燕大。7月9日，由美国物理学会主办的评论性杂志《物理评论焦点》(Physi-calReviewFocus)又对这一成果作了专题评论和介绍。《物理评论焦点》

　　平均每周在美国物理学会主办的所有刊物上发表的学术论文中，选出一至二篇最优秀的论文进行专题评论和介绍，这更令全球物理学界和材料学界对中国燕山大学亚稳材料制备技术与科学重点实验室刮目相看。

　　为了这一天，燕山大学亚稳材料制备技术与科学重点实验室的科研人员已付出了大量的努力。从1999年起，该实验室的科研人员开始探索在硼(B)、碳(C)、氮(N)三元材料体系中寻找新型超硬材料的可能性。研究工作伊始，科研人员便面临了那个科学家们经过近一个世纪的努力尚未解决的老难题，即如何在原子层次上从硼-碳-氮三元体系中设计出新型超硬材料。

　　燕大亚稳材料重点实验室的科研人员通过假设硬度是单位面积上每个化学键对压头的阻抗之和，进而提出了描述极性共价固体硬度的微观理论，用公式可以表示为：Hv=556(Hv：共价固体的硬度，Na：键的密度，fi：键的Phillips离子性，d：共价键的键长)，并推广到多元复杂极性共价固体。用该方法预测了29种材料的硬度，包括新近合成的三元超硬材料β-BC2N的硬度。理论预测与已知材料硬度的实验值非常吻合。