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天然金剛石自發(fā)現(xiàn)以來一直被公認(rèn)為自然界中最硬的材料。合成出比天然金剛石更硬的新材料和新型高性能超硬材料也一直是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共同追求,而且這種追求依賴于可靠的設(shè)計(jì)理論。過去的十年里,基于Phillips的化學(xué)鍵介電理論建立了極性共價(jià)晶體硬度的微觀模型,設(shè)計(jì)出了系列的新型超硬結(jié)構(gòu)。隨后,又揭示了多晶極性共價(jià)材料新的硬化機(jī)制,建立了多晶共價(jià)材料硬度與顯微組織特征尺寸的定量關(guān)聯(lián),發(fā)現(xiàn)量子限域效應(yīng)將主導(dǎo)多晶共價(jià)材料在納米尺度的硬化。