电负性的概念1932年由Pauling提出,表示“分子中的原子将电子吸引向自身的能力”。经过70多年的发展,电负性已成为在化学、材料等领域广泛应用的基本参数。材料的结构性质都与成键原子的电负性密切相关。电负性对于人们研究材料的结构性能关系以及预测新型材料都具有重要的指导意义。在前期的工作中,基于共价晶体中元素的静电势,我们提出了适用于共价晶体中元素的电负性模型,确定了周期表中58种元素在共价晶体中具有不同成键电子数和配位数的电负性值。基于电负性的观点,我们建立了预测共价或极性共价材料的微观硬度模型。该模型仅仅通过材料组成元素的电负性和晶体结构就能准确地预测各种材料的硬度。目前,过渡金属重金属与轻元素硼、碳、氮、氧结合形成共价化合物成为获得超硬材料的新途径。然而,对于过渡金属化合物能否形成超硬材料一直存在争议;同时,新制备的材料对于准确测量其硬度也存在着许多困难。因此,本文的主要工作是提出预测过渡金属化合物硬度的方法,为探索新的超硬材料提供有用的指导。对于过渡金属化合物,假设稳定的过渡金属化合物中轻元素遵循八隅规则,我们定量地确定了过渡金属原子的成键电子数。根据计算共价电负性的方法,计算了过渡金属元素的电负性,这样我们基于电负性观点的硬度模型被拓展到过渡金属化合物。对于轻元素同时键连过渡金属和轻元素的复杂化合物,根据轻元素键连原子的不同,将此类化合物分为两个以轻元素为中心的子体系,成功地预测其硬度。计算的过渡金属简单和复杂化合物包括硼化物、碳化物、氮化物和氧化物的硬度都较好地和实验值吻合。因为计算的键合原子的电负性考虑了其周围环境,所以键的电负性很好地反映了d电子对硬度的增强效应,同时,我们处理过渡金属键电子的方法反映了金属性对硬度的削弱作用。计算发现,渐近线方法更能反映硬材料的本征硬度。过渡金属化合物的硬度随着轻元素含量的增加而增大,这主要是由于轻元素之间形成了强的共价键。目前的研究,对于人们研究新型超硬材料将提供有益的指导。