随着实验和计算物理的发展,预测不同元素的新型异构相已成为凝聚态物理和材料科学领域的研究热点之一。重金属元素材料由于价格昂贵,且多为有毒有害材料,不利于环境的发展,从而限制了其实际应用。这激发了人们努力探寻环境友好型的优异轻质材料。硼元素在元素周期表中与碳相邻,因其缺电子的键合特征,表现出结构的多样性。此外,硼材料在核反应堆、热电、超硬和高能材料等各方面有着广泛的应用价值。然而,与其它轻质元素相比,目前理论预言和实验证实的三维硼异构相非常有限,因此借助第一性原理的计算优势,设计预测新的、具有新奇物性（如拓扑和超硬）的硼结构具有重要意义。本文在已有三维硼结构的基础上,采用力学手段,成功预测了两种新型硼异构相,各自表现出优异的物理性能,具体内容如下:（1）为了设计得到具有较宽理想窗口的拓扑半金属硼材料,以低密度结构3D-α’硼作为前驱体,通过对其施加适当的压力（12%三轴压缩应变）,得到了一个新的硼异构相ort-B32。通过第一性原理计算,我们证明了ort-B32的动力学和热力学稳定性。在电子结构方面,ort-B32是一个拓扑半金属材料,在费米能级附近具有线性交叉带。此外,在仅仅施加3%的拉伸应变时,ort-B32可以被诱导成一个理想拓扑半金属材料。其Weyl态在一个较大的能量窗口（0.74 e V）内是十分干净的,交叉带十分靠近费米能级并在布里渊区内形成两对平行的弧状节线。此外,能带交点的低能色散表现出很强的各向异性,在不同路径上存在一类、二类和三类Weyl态。（2）为了探寻新型硼超硬拓扑金属,以目前40种已知的三维硼异构相作为前驱体,根据质量密度进行分组,施加不同拉伸和压缩应变,诱导产生了183个新的硼结构。基于稳定性、力学性质以及电子结构的计算筛选,获得了一个具有Cmcm结构对称性的超硬金属硼异构相,即C-31-63。通过第一性原理计算,证明了该结构的动力学、热力学和机械稳定性。此外,在力学性质方面,C-31-63具有高体模量和高剪切模量以及低泊松比,是典型的超硬结构,其维氏硬度为51GPa。电子结构计算表明C-31-63为拓扑金属材料,且在费米能级上存在两个线性能带交点。通过计算所有可能k路径的斜率指数,我们发现这两个交点附近存在与方向有关的二类Weyl态,因此C-31-63为目前首个具有超硬性质的硼拓扑金属材料。以上结果不仅丰富了三维硼拓扑材料,同时也为新结构的预测提供了一条有效途径。