1. 本选题研究的目的及意义
二氧化锆(ZrO2)是一种重要的陶瓷材料，具有优异的机械性能、热稳定性、化学稳定性和生物相容性，广泛应用于耐火材料、电子器件、催化剂、生物医学等领域。
在众多晶体结构中，四方相二氧化锆(t-ZrO2)由于其独特的相变增韧机制，在提高材料韧性方面表现出巨大潜力。
晶格参数和弹性常数是理解和预测材料物理性质的关键参数。
2. 本选题国内外研究状况综述
二氧化锆材料的研究一直是材料科学领域的热点，国内外学者对其晶体结构、相变机制、力学性能等方面进行了大量的研究。
以下将从国内外研究现状两个方面进行综述。
1. 国内研究现状
3. 本选题研究的主要内容及写作提纲
1. 主要内容
本研究将采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，对四方二氧化锆的晶格参数和弹性常数进行计算，并分析其力学性能。
具体研究内容如下：
1.构建四方二氧化锆的晶体结构模型；2.对晶格参数进行优化，得到能量最低的晶体结构；3.计算四方二氧化锆的弹性常数矩阵；4.根据弹性常数计算其体积模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比等力学性能参数；5.分析四方二氧化锆的力学性质，并与相关实验结果进行比较。
4. 研究的方法与步骤
本研究将采用理论计算与实验结果比较相结合的方法，首先通过第一性原理计算方法对四方二氧化锆的晶格参数和弹性常数进行计算，然后将计算结果与已有的实验数据进行对比分析，验证计算方法的可靠性。
具体步骤如下：
1.文献调研：查阅相关文献，了解二氧化锆材料的晶体结构、物理性质、制备方法以及第一性原理计算方法等方面的研究进展，为本研究提供理论基础和技术支持。
2.构建模型：根据四方二氧化锆的晶体结构数据，利用MaterialsStudio、VASP等软件构建其晶体结构模型。
5. 研究的创新点
本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.系统性地研究四方二氧化锆的晶格参数和弹性常数：本研究将采用先进的第一性原理计算方法，对四方二氧化锆的晶格参数和弹性常数进行系统性的计算，为深入理解其结构-性能关系提供更加准确的理论数据。
2.结合实验结果验证计算方法的可靠性：本研究将把计算结果与已有的实验数据进行对比分析，验证计算方法的可靠性，并对四方二氧化锆的力学性质进行更加深入的分析。
6. 计划与进度安排
第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。
第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲
第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文
7. 参考文献（20个中文5个英文）
[1] 刘吉波, 雷 鸣, 葛 琳, 等. 基于第一性原理计算的材料弹性常数研究进展[J]. 材料导报, 2018, 32(11): 1897-1905.
[2] 马 琳. 二氧化锆纳米材料的第一性原理计算[D]. 南京: 南京理工大学, 2020.
[3] 程 龙. 过渡金属掺杂二氧化锆电子结构与光学性质的第一性原理研究[D]. 昆明: 昆明理工大学, 2021.
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