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第一篇化学键论文范文参考：ZrN和ZrC薄膜的微观结构、化学键态、应力、硬度和摩擦学性能关系的研究
氮化锆(ZrN)和碳化锆(ZrC)薄膜具有出色的物理和化学性能使其可以被应用于各种极端条件,如宇航用耐高温材料和核反应中燃料颗粒的涂覆材料.此外,由于其高硬度耐磨损的特点也可以用于切削工具的保护涂层.ZrN和ZrC薄膜的高电导率和优秀的化学稳定性也是其能够胜任滑动电接触器件,如电刷、微电器件,电路开关和机动车的启动器.ZrN和ZrC薄膜可通过多种方法制备,其中最普遍易行的方法是磁控溅射方法.
本文中首先将采用反应磁控溅射的方法制备多晶ZrN薄膜,并探究了晶体择优取向、相结构和薄膜应力、硬度之间的关系：
在第二章中,通过改变基底偏压增加粒子能量进而向ZrN薄膜中引入不同大小的应力.以应力对ZrN薄膜微观结构和相结构的影响作为着眼点,通过热力学计算探究并建立应力、择优取向演变和相转变之间的关系.热力学计算结果表明应变能是ZrN薄膜择优取向演变和相转变的驱动力,在高应力状态下薄膜总是优先选择低应变能的取向或相生长,
由于在沉积薄膜的过程中,残余应力不可避免的会被引入,而残余应力对硬度测量中接触点附近样品的塑性形变行为势必产生影响.因此,在第三章中我们选择ZrN薄膜借助于原子力显微镜对应力与硬度的关系进行研究.通过对比有应力样品和应力释放后样品的最大载荷和接触面积来研究应力在硬度测量过程中的作用,并在此基础上探究应力对纳米压痕硬度测量的影响,
在氮化物超硬薄膜的研究中多层膜体系通常表现出超常的硬度,因此在第四章中使用磁控溅射制备了ZrN/SiNx多层膜用以进一步提升ZrN薄膜的硬度,并探究了界面偶极现象对多层膜硬度增强的贡献.首先对ZrN/SiNx双层膜进行XPS深度剖析以表征界面电子状态,其结果表明ZrN/SiNx界面处出现电子极化现象,电子从ZrN层向SiNx层转移.此外,界面极化程度受SiNx层密度的影响.相应ZrN/SiNx多层膜的硬度测量表明多层膜的硬度增强和界面电子极化之间存在一定的内在联系,
在实际生产应用中薄膜的耐摩擦性能直接决定了薄膜的使用寿命,ZrN薄膜的硬度优异但在耐磨擦性能上略显薄弱.与氮化物薄膜相比,碳化物薄膜的耐磨损性能更为优秀.因此,在后面的两章中通过磁控溅射制备了ZrC和ZrSiC薄膜,并研究了薄膜中微观结构、化学键态、应力、硬度、摩擦学性能和电学性能之间的关系：
在第五章中通过改变溅射过程中CH4流量制备了具有不同碳含量的ZrC薄膜.在碳含量较低时薄膜表现为典型的nc-ZrC/a-C纳米复合结构,当碳含量高于86at.%时薄膜转变为非晶结构.薄膜的力学、摩擦学和电学性能明显依赖于纳米复合结构中a-C的含量.大量的a-C将导致电阻率快速增加且硬度下降,但其润滑作用会使得摩擦系数被大幅度改善.此外a-C相中碳原子的化学键态同样对性能有着一定的影响,较大的sp2/sp3将有助于释放薄膜的应力和改善电学性能.与其他典型的过渡金属碳化物纳米复合膜相比(如nc-MeC/a-C, Me等于Ti, Nb)ZrC薄膜表现出更低的摩擦系数.
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尽管ZrC薄膜表现出优秀的耐磨擦性能,但其硬度与ZrN薄膜相比仍有所下降,而Si的加入将有可能在维持低摩擦系数的同时改善ZrC薄膜的硬度.因此在第六章中使用共溅射制备了ZrSiC非晶薄膜,系统的讨论了薄膜成分和化学键态的变化对薄膜结构和性能的影响,并与第五章中ZrC薄膜的结果进行对比.分析结果表明ZrSiC的电阻率表现出与ZrC类似的变化趋势,但硬度和摩擦系数的结果明显不同.在ZrSiC中硬度对a-C含量变化不敏感却强烈的依赖于Si-C键的含量.ZrSiC薄膜在摩擦过程中存在明显的摩擦化学反应,转移层中a-C的含量对摩擦性能的改善起着不可忽视的作用.但另一方面,剥层磨损的出现将抑制甚至恶化薄膜的摩擦学性能.转移层中a-C的含量以及剥层磨损的程度共同支配着ZrSiC的摩擦系数.
第二篇化学键论文样文：功能材料结晶生长过程中的化学键合行为研究
晶体是具有独特性能的重要功能材料,同时,晶体生长也是材料研究领域普遍存在的现象,因此,全面理解晶体结构、生长与性能之间的关系对有效控制晶体生长、增强晶体性能具有重要意义.由于晶体生长是化学键的重建过程,论文从化学键出发,利用键价规则和晶体化学键理论对磷酸二氢钾类晶体进行了研究,内容包括四个方面：
为了衡量化学键的强度并将其与晶体结构联系起来,论文从键价规则和复杂晶体的化学键理论出发,分别计算了晶体内各种化学键的键参数,在此基础上,通过线性拟合的方法考察了键强与键的离子性、共价性及键电子密度的关系.研究表明,键强与键电子密度成正比关系,同时也受键的离子性和共价性的影响.因此,可直接用键电子密度来衡量键强度,由此建立了键强与键参数的关联,更进一步的研究表明可以用键电子密度来考察晶体的生长过程.
晶体生长形态对晶体性能和利用率都有重要影响,因此实现生长形态的有效控制是非常有意义的.论文分析了晶体生长的微观机理,研究了晶体生长的断键、成键过程,建立了晶体生长形态的定量计算模型.在此基础上进一步考察了生长形态随生长条件的变化,在晶体结构、生长单元与生长形态之间建立了一个桥梁.论文分别计算了磷酸二氢钾和磷酸二氢铵晶体的生长形态,并探讨了晶体生长形态随pH值和杂质的演化过程,理论计算结果与试验结果符合的很好.
为了调整晶体性能,论文设计培养了磷酸二氢钾和磷酸二氢铵的混晶,并考察了混晶的晶体结构、晶胞参数、相变温度和铵离子构型随成分的变化.通过晶体结构分析,建立了衡量混晶生长内应力的计算模型.计算结果表明,随着混晶中铵离子和钾离子含量的接近,混晶沿着c轴方向的应力积累严重.此应力导致了混晶生长形态从正常向孪晶、枝晶和球晶的演变,揭示了混晶质量下降的根本原因.
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在研究晶体结构与生长的基础上,本文围绕高速数据采集卡和Labview虚拟仪器搭建了一个新型的晶体快速生长装置.通过实时精密控制生长参数,为晶体提供了一个稳定的生长环境,同时,基于生长溶液的性质推导出了与晶体生长参数相关联的降温曲线.利用所设计的生长装置和推导的降温曲线,快速培养了高质量的磷酸二氢钾晶体.该生长装置具有良好的通用性和扩展性,经过简单改造即可用于培养其它功能晶体.高质量磷酸二氢钾单晶的成功培养表明,从晶体化学键角度考察晶体生长是合理的,这为研究、开发晶体材料提供了一条新的思路.
第三篇化学键论文范文模板：复杂晶体化学键介电理论及其在材料科学中的应用
无论是能带理论还是量子化学手段,对实际材料的研究都局限于小的简单体系.恰恰在新材料的研究中,多元体系已占主导地位.为此寻求适于多元体系的理论方法势在必行.晶体中化学键的概念在化学和材料科学中已被广泛应用,特别是Phillips和Van Vechten提出的化学键介电理论已应用于二元体系的材料设计.在PV理论的框架下,本文通过引入键子式的概念提供了将复杂多键问题转化为二元化合物的单键问题的途径,系统地阐述了复杂晶体化学键的介电理论,使得我们能够方便地处理和分析各种复杂晶体的化学键性质.鉴于大多数功能材料都含有d过渡元素,而d电子效应对化学成键有复杂的影响,在合理考虑3d电子特殊作用的基础上,给出了一种3d过渡金属化合物化学键的计算方法.
根据光谱、电子能谱和穆斯堡尔谱学中化学键对谱线影响的经验规律,进一步利用共价性和极化率定义了化学环境因子这一概念,并发现它能够有效地描述波谱学中化学位移的变化趋势.从而揭示了波谱化学位移的化学键实质.具体得出了~(57)Fe,~(119)Sn等核在不同氧化态时同质异能位移与化学环境因子的定量关系.这些定量关系式的获得,使我们能够利用复杂晶体介电理论来计算各种复杂晶体中同质异能位移,一方面这种定量关系为穆斯堡尔谱解谱工作提供了依据,反过来讲穆斯堡尔谱实验也可以验证复杂晶体化学键介电理论的正确性和有效性. 六角铁氧体是一类很有发展前途的垂直磁记录材料和微波吸收材料.本文利用化学沉淀法制备了M-、W-型六角铁氧体.利用差热分析、SEM、XRD、TEM、Mossbauer谱进行了表征和分析.利用复杂晶体化学键的介电理论研究了M-、W-和R-型六角铁氧体化学键的性质和Mossbauer谱同质异能位移,解决了六角铁氧体的多晶位Mossbauer谱的计算,计算结果与实验值相当一致,为深入研究复杂六角铁氧体的化学键性质提供了新的有效手段. 利用复杂晶体化学键的介电理论系统地研究了Y系、Bi系、Tl系和Hg系等高温氧化物超导体的化学键性质.发现在所有超导体化合物中CuO键均有较大的共价特征,与文献中有效价和电子密度图的研究结果是一致的,而且我们的定量结果使得成键图象更加清晰.利用化学环境因子的概念研究了~(119)Sn掺在123,214,Bi-2212,Bi-2223,Tl-1223,Hg·,1223等超导体中的同质异能位移.计算结果与相应的实验值相当一致.说明我们得到的化学键参数的合理性.利用化学环境因子的概念研究了~(57)Fe掺在123,214,Bi-2201,Bi-2212,Bi-2223,Tl-2212,Tl-2223,Tl-1223,Hg-1223等超导体中的同质异能位移.主要峰位计算结果与文献值相一致,并对其他弱峰位的指派也作了详细讨论.基于高温超导体电声子相互作用机制,建立了高温超导体临界转变温 燕山人学工学博士论文度与共价性的关系.第四篇化学键论文范例：晶体中的化学键和结构—性能关系研究
随着功能材料研究的不断发展,人们越来越关注决定材料性能的内在因素.化学键方法是一种研究晶体结构与性能关系的重要手段,在功能材料的结构评价和性能预测以及新型材料的设计中具有广泛的应用价值.论文从晶体的微观特征入手,将化学键方法应用于硼酸盐晶体和氢键性质的研究当中.
硼酸盐晶体具有优良的非线性光学(NLO)性质,这与其种类繁多的聚阴离子基团结构密切相关,化学键参数d_0能够反映中心阳离子在不同晶体结构框架中化学键合行为的微观差异,基于此观点,论文较系统地计算了758个硼酸盐晶体结构中B-O键的参数d_0.结果表明,基本结构单元(FBBs)的详细构型、含水与否以及卤素离子或其它阴离子基团的存在都会影响d_0值.于是针对不同类型的FBBs,分别推荐了合适的d_0参数.由于参数d_0与硼酸盐晶体的最大NLO张量系数之间具有协同的变化趋势,因此可以作为判断和预测硼酸盐NLO性质乃至设计新型硼酸盐晶体的有用参数.
含水硼酸盐结构中存在着大量的氢键,对晶体的NLO性质具有重要的贡献.为了揭示氢键对材料性能的影响,充分发挥其作为功能键的作用,论文研究了含水硼酸盐晶体中的二中心O-H等O氢键.基于较强的O-H和较弱的H等O键是两种不同类型的键,具有不同的化学键参数d_0这一基本思想,从氢键的静电作用和几何构型出发,以两种不同的方法(即库仑定律和黄金比率),计算了O-H和H等O键的参数d_0,得到了参数d_0与相应键长的线性拟合函数,并用以调控晶体结构的堆积方式和改善晶体的电光性质,提出了该函数在含氢键的硼酸盐晶体设计中的应用模式.
论文进一步将氢键的研究拓展到各种无机晶体的多中心O-H等O体系,构建了真实键合环境下氢键体系的势能函数.分别拟合了反映不同键长敏感性的多项式函数,用于计算O-H和H等O的键价,并通过评价中心氢原子、质子给予体和接受体氧原子的键价和,证实了函数的合理性.同时,细致分析了O-H和H等O键的相互作用能,也考察了力常数和振动频率与几何参数之间的关系.这种基于能量的氢键分析方法能够很容易地推广到其它同核体系,有望应用于异核体系的研究中.论文通过对复杂O-H等O作用的简化,计算了氢键的键价,阐述了氢键体系的微观特征,从能量角度定量地分析和认识了晶体中的氢键作用,也为如何有效运用氢键进行功能材料的设计提供了指导.
第五篇化学键论文范文格式：KDP和ADP晶体生长的各向异性研究
结晶是重要的传质分离单元操作,广泛应用于化工过程.为得到高质量的结晶产品,需控制影响其性能的技术指标.晶体的形貌影响其主体密度、机械强度、表面活性及加工使用的效率,因而预测和控制晶体形貌的方法成为人们关注的热点之一.如果能够完全了解晶体形态与生长条件的关系,对于有效控制晶体生长和改善晶体性能,有着十分重要的意义.鉴于晶体形态和性能研究在基础和应用领域的重要性,论文从晶体的微观特征入手,采用化学键方法去探索KDP类晶体长成后的宏观外形及其性能变化.
KDP类晶体具有优良的非线性光学性质,这与其特有的晶体结构及组分间的键合作用密切相关.论文利用化学键的取向分布特征研究了KDP类晶体结构与生长习性的关系,阐明了键合能力的有效分布系数φ能够描述结晶过程中组分单元间作用的相对变化,并模拟出相应的微晶形貌.随着降低原始ADP饱和溶液pH,生长单元H2PO4()间发生氢键重组,延迟柱面的生长,晶体柱面变得纤细.通过计算φ值的变化能够准确的再现ADP微晶生长形态的演变,这为设计晶体生长实验提供了有益的指导.
高价金属离子是KDP晶体生长过程中不可避免或有意引入调控结晶产品的重要添加剂之一,大量引入往往会导致KDP晶体柱面楔化,即一系列高指数面{hol}的形成,对晶体的光学性质及质量具有严重的影响.论文从高指数面结晶本质出发,得出KDP晶体高指数面{hol}形成的重要条件是：剖面速率Rhol需降低到某一临界速率Rcrihol.结合化学键方法和台阶几何关系,计算出{hol}面的相对形貌重要性.这一结果给我们提供了重要的晶体生长信息,并有利于在原子尺度上理解材料的物理化学性质.
论文进一步将微观化学键方法拓展到K1-xAxDP混晶性能的研究,构建了衡量混晶硬度的定量关系.在整个混晶组成范围内,通过比较组分阳离子价电子密度贡献的偏差,定量的分析了K1-xAxDP混晶结构的不稳定性.结果表明,随铵根离子含量的增加,沿着c轴方向混晶结构的不稳定性迅速积累,当铵根离子摩尔含量接近0.6时,达到最大值.同时,混晶的硬度受到掺杂浓度极大的影响.依据价电子密度的取向分布特征,定量的计算了K1-xAxDP()昆晶(100)和(001)面内的硬度,与实验测量值较为吻合.我们当前工作着重体现了晶体结构、化学键和晶体性能的内在联系及其外界条件相互作用的规律.
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