燕大学者提出预测材料硬度的微观理论

　　该成果发表在2005年1月14日的美国《物理评论快报》(Phys.Rev.Lett.)杂志上。第一个审稿人认为：“实际上，通过引入一个新的标度能够将离子性进行普适化的结果是重要的，在概念上和实用上都是如此。”第二个审稿人认为：“B12二十面体中无极性的B-B共价键存在0.37这样如此大的离子性确实是一个意义深远的结果，值得发表。对于通常意义上的共价键而言，这是一个意想不到的性质，通过一个简单而又清晰的代数运算就能得到，要理解它并不需要深奥的理论背景。基于这些特征，将会有很多物理学家、化学家和材料学家对此感兴趣。”

　　最近，他们又利用该理论澄清了关于尖晶石结构Si3N4硬度的争论，明确给出了C3N4各异构体的硬度。 □本报通讯员 姜恩 本报记者 张丽辉 郭伟[发自秦皇岛]

　　背景

　　传统的硬度测试方法

　　材料通常被视为人类社会进化的里程碑，因为对于材料的认识和利用能力，往往决定着社会的形态与人类生活的质量，将人类文明史称为世界材料史也毫不为过。在众多的材料家族中，超硬材料是一类重要的功能材料。通常，人们将硬度超过40GPa(GPa为硬度单位)的材料称为超硬材料。

　　固体对外界物体压入的局部抵抗能力，是比较各种材料软硬的指标。由于规定了不同的测试方法，所以有不同的硬度标准。各种硬度标准的力学含义不同，相互不能直接换算，但可通过试验加以对比。

　　传统上将硬度分为：

　　①划痕硬度。主要用于比较不同矿物的软硬程度，方法是选一根一端硬一端软的棒，将被测材料沿棒划过，根据出现划痕的位置确定被测材料的软硬。定性地说，硬物体划出的划痕长，软物体划出的划痕短。

　　②压入硬度。主要用于金属材料，方法是用一定的载荷将规定的压头压入被测材料，以材料表面局部塑性变形的大小比较被测材料的软硬。由于压头、载荷以及载荷持续时间的不同，压入硬度有多种，主要是布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等几种。