第一性原理计算在金刚石/金属复合材料中的应用现状

董光 1)，杜全斌 1,2)，江涛 3)，王英华 2)，崔冰 3)，于奇 4)（1) 河南机电职业学院河南省超硬材料智能制造装备集成重点实验室；2) 郑州华晶金刚石股份有限公司；3) 安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室；4) 中国机械总院集团郑州机械研究所有限公司新型钎焊材料与技术国家重点实验室）

摘要：金刚石具有硬度高、热导率高、化学稳定性好等优点，被广泛应用于超硬工具、半导体、光学和电子器件等领域。但金刚石与金属之间界面能高，影响金刚石/金属复合材料性能，改善其界面性能成为研究热点。第一性原理计算能从原子和电子尺度揭示金刚石/金属复合材料的界面结构与性能。本文阐述了第一性原理计算方法的理论基础，系统综述了其在金刚石/金属复合材料界面相互作用、热物理性能和相互化学作用研究中的应用，分析了第一性原理计算用于金刚石/金属复合材料存在的问题，并展望了未来。研究发现，不同晶面、终止物种、元素掺杂对界面结合和性能有显著影响，增强界面键合可提高复合材料导热性能。

关键词：第一性原理计算；金刚石/金属复合材料；界面结构；导热性；金刚石工具