中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所海洋關(guān)鍵材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、前沿交叉科學(xué)研究中心黃良鋒研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)探究了氫雜質(zhì)在典型氮化物涂層(TiN和AlN)中復(fù)雜多變的穩(wěn)定性規(guī)律和運(yùn)動(dòng)行為，成功為其構(gòu)建了統(tǒng)一性的機(jī)理解釋。研究人員利用第一性原理計(jì)算方法，系統(tǒng)研究了氫雜質(zhì)在TiN和AlN晶格間隙和空位中的穩(wěn)定性和擴(kuò)散行為，創(chuàng)新性地發(fā)現(xiàn)氫雜質(zhì)穩(wěn)定性和其電子數(shù)之間呈現(xiàn)“火山曲線”的依賴(lài)關(guān)系，以此統(tǒng)一了氫雜質(zhì)在氮化物中的成鍵機(jī)理、穩(wěn)定性規(guī)律和動(dòng)力學(xué)行為;擴(kuò)展研究了氫雜質(zhì)在多種氮化物晶界結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定性和擴(kuò)散規(guī)律，進(jìn)一步驗(yàn)證了所發(fā)現(xiàn)的成鍵機(jī)理和“火山曲線”依賴(lài)關(guān)系具備普遍適用性。
本工作不僅統(tǒng)一了氮化物涂層中氫雜質(zhì)復(fù)雜多變行為背后的微觀機(jī)理，也為相關(guān)涂層設(shè)計(jì)準(zhǔn)則提供了底層原理依據(jù)。該項(xiàng)研究成果以“Chemical-bonding and lattice-deformation mechanisms unifying the stability and diffusion trends of hydrogen in TiN and AlN polymorphs”為題，發(fā)表在國(guó)際冶金領(lǐng)域頂級(jí)期刊《材料學(xué)報(bào)》上(Acta Materialia 2024, 281, 120447)。本論文的第一作者為2021級(jí)碩士生何欽生(寧波大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng))，通訊作者為黃良鋒研究員。該研究成果獲國(guó)家自然科學(xué)基金委聯(lián)合基金項(xiàng)目(U21A20127)和面上項(xiàng)目(22272192)的支持。
（來(lái)源：寧波材料所）
