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材料因为晶格振动的非谐效应会引起体积的膨胀,大部分材料体积膨胀表现为正膨胀，也即热胀冷缩。但也有一些种类的材料具有负热膨胀效应，即在一定的温度区间内当温度升高时，体积不是变大而是变小。从1996年Science杂志报道ZrW2O8具有明显的各向同性的负热膨胀效应之后，科学家对具有负热膨胀效应的材料进行了更多的研究，对产生负热膨胀的机理也进行了一些阐释。具有特殊膨胀性能特别是零膨胀的材料在应用上有广泛的前景，比如在精密仪器，航空航天等领域。因此对材料膨胀的机理的深入研究，以及在此基础上尝试调控出具有特定膨胀性能的材料具有重要的意义。 本论文首先概述了关于材料热膨胀的物理模型的知识，并对负热膨胀材料领域进行了介绍。然后介绍了第一性原理计算的理论基础和具体的操作步骤。最后提出了具有普鲁士蓝结构的YFe(CN)6体系明显的负热膨胀现象，以及嵌入K原子之后负热膨胀现象消失变为正膨胀这个问题，并尝试阐明机理。 本论文采用第一性原理计算的方法从微观结构角度分析YFe(CN)6体系的热学性质。首先是对YFe(CN)6体系建模，并用VASP进行结构优化，之后用Phononpy进行声子的计算，计算得到了没有虚频的声子谱。同时也计算得到了声子态密度。最后用扩胞的方法计算了在0—1000K不同温度下的热学性质。其中体积和温度图像，体膨胀系数图像显示了YFe(CN)6体系为负热膨胀，和实验相符。不同声子模式对应的格林艾森参数有助于对晶格振动引起的热膨胀进行定量分析。 之后本论文对嵌入K原子之后的YFe(CN)6体系进行计算，将计算得到的结果和纯净的YFe(CN)6体系的结果进行对比。首先对比声子谱和声子态密度可以看出嵌入K原子后YFe(CN)6体系中N原子引起的横向振动模式的声子态密度明显变小，与C和N横向振动有关的模式被有效的抑制了。之后对比体积和温度图像以及体膨胀系数图像可以看出嵌入K原子前后体积的热膨胀由负到正，这和实验是相符的。然后对比声子模式对应的格林艾森参数，发现纯净的YFe(CN)6体系中声子模式对应的格林艾森参数为负值的居多，其中在低频模式的声子对应的格林艾森参数为最小，也即前四支光学波的格林艾森参数分别为（-18.17，-13.73，-12.85，-12.86），高频模式声子的格林艾森参数为正值，但其大小只有1左右，因此从定量的角度证明了纯净的YFe(CN)6体系的负热膨胀现象。最后本文给出了纯净YFe(CN)6体系格林艾森参数为负值的低频声子模式的图示，图示直观的阐明Y-C≡N-Fe中位于桥位原子的C，N双原子沿着垂直Y-Fe键的方向的横向振动对应了最小的格林艾森参数，也即该声子模式对纯净的YFe(CN)6体系的负热膨胀贡献最大。最后对比嵌入K原子前后低频声子模式的图示，发现随着K原子的嵌入，当C≡N做垂直于Y-Fe方向的横向振动时，同时也K和Fe原子也在振动，这样就让该振动模式的格林艾森参数变大（绝对值变小）。其余的振动模式则呈现为较大的正值。因此嵌入K原子后的YFe(CN)6体系的热膨胀为明显的正膨胀。