氮化硼是由碳元素的两个最近邻元素硼和氮构成,具有和碳相似的结构与性质。因其灵活的成键形式构筑了丰富多彩的氮化硼大家族,如六方氮化硼、立方氮化硼、纤锌矿氮化硼和非晶氮化硼等,在科学发展和生产生活中扮演着不可替代的角色。探寻结构新奇、性质优异的新型氮化硼材料一直是材料、物理等领域的前沿热点。高压是调控原子的电子分布情况、相互作用、成键方式的一种有效手段,将高压应用于氮化硼材料的研究,已成为探究氮化硼材料在极端条件下的结构转变规律及寻找新型氮化硼结构的重要途径。已有研究发现,sp~2杂化的氮化硼材料,在剪切高压、静水高压以及高温高压下能够发生sp~2到sp~3结构的转变,形成sp~3杂化的氮化硼,然而相关转变机制尚不清晰。本论文选取典型的具有sp~2杂化的六方氮化硼和单壁氮化硼纳米管为研究对象,开展sp~2向sp~3结构转变的高压研究,揭示六方氮化硼在剪切高压下的结构转变机制;探究不同管径、螺旋性的单壁氮化硼纳米管在静水压作用下的聚合行为,寻找新型氮化硼聚合结构。1.利用课题组设计的剪切形变程序,构建不同的剪切结构模型。采用分子动力学模拟的方法,开展了六方氮化硼结构在不同剪切应力作用下聚合行为的研究。结果表明,六方氮化硼结构在不同程度的剪切力作用下,会转变成多种高压亚稳相:层状sp~2、sp~3杂化氮化硼、sp~3杂化Cm相氮化硼、sp~2/sp~3杂化P-1相氮化硼。卸压后,在特定的剪切应力作用下获得的高压亚稳相氮化硼结构转变为纤锌矿氮化硼结构,其余高压亚稳相氮化硼结构恢复至层状氮化硼结构。该研究理论上揭示了sp~2杂化的六方氮化硼在剪切高压下向纤锌矿氮化硼结构转变的机制。2.利用基于密度泛函理论的第一性原理,开展了不同管径、螺旋性的单壁氮化硼纳米管在高压下聚合行为的研究,获得了八种常压稳定的新型氮化硼结构。电子结构的计算分析表明,八种新型氮化硼结构的带隙分布在2.18 e V到6.18 e V之间。电子局域函数的分析表明,m P44-BN、o I28-BN、m P60-BN、m P72-BN、m P76-BN和m P84-BN为sp~2/sp~3杂化结构,h P24-BN和h P48-BN为sp~3杂化结构。机械性质的分析表明,六种sp~2/sp~3杂化结构均为超硬相（Hv:44.73-52.55 GPa）,且m P76-BN是目前报道的sp~2/sp~3杂化结构中硬度最高的BN结构。该研究揭示了单壁氮化硼纳米管的高压转变机制,为构筑新型超硬氮化硼结构提供了理论参考。