氢键是分子间和分子内最重要的相互作用之一,在许多生物和溶液体系中发挥着关键作用。在材料科学领域,许多功能材料如氢键型铁电、压电、非线性光学材料的特殊性质也与氢键密切相关。近年来,巧妙地利用各种氢键连接不同性质的基团来设计和组装新型晶体材料已经成为晶体工程中一种非常有效的策略。因此,深入研究氢键的微观特征,探索其在材料设计中的应用对于设计和开发新型功能材料是十分有益的。本论文第一章介绍了氢键的各种键型以及实验和理论研究概况。第二章系统研究了无机固体中O-H…O型氢键的结构特征,揭示了氢键在方向和键长方面的倾向性,推荐了适合于计算无机固体中氢键强度的新的键价参数,为准确衡量无机固体中氢键的强度从而定量调控晶体中的氢键提供了一定的依据；以无机固体中广泛存在的Mi-OH2…O氢键体系(M是与水配位的金属阳离子,i是M的个数)为研究对象,研究了无机固体结晶水中氢键的键合行为,揭示了水中氢键的初始长度与其所在的结晶环境的关系,并计算了与不同金属阳离子配位的结晶水的氢键键合能力,为通过选择合适的配位阳离子调节氢键强度进而调控材料的性质提供了理论依据；对NH4+…O氢键体系进行了系统研究,从化学键观点出发建立了N-H…O氢键的初始键长与平均键长的线性关系,表明氢键的价电子分布受其所处的晶体环境影响,阐明了在利用功能基团进行材料设计时应当从材料的整体结构出发的观点。论文第三章运用化学键方法揭示氢键中氢的价电子分布特征,定量描述了晶体环境对氢键初始键长的影响,从而建立起氢键微观电子结构和宏观结构的关系,并为利用氢键从结构上设计新颖的功能材料提供了一定的理论依据。第四章将研究内容扩展到无机固体中广泛存在的分叉型O-H...O氢键体系,通过H离子的力平衡分析提出了计算分叉型氢键体系H的价电子在各组成键上分布的方法。该方法从化学键的观点出发将O-H键和H…O键分开处理,并结合氢键特有的几何构型和物理特性,为处理复杂无机晶体中的氢键提供了一条有效途径,从而为利用氢键设计和组装具有特定物理、化学性质的新型功能材料提供有益的理论指导。