氮化钛(TiN)拥有优异的结构稳定性、力学强度与耐磨性、抗环境腐蚀/氧化、生物兼容性等特点，在海洋/高温材料、核电、生物医疗、光电子器件等领域被广泛用作结构/功能性涂层。TiN 微观表界面结构在相关氧化性/腐蚀性环境中的腐蚀行为和多场耦合原理仍缺乏系统理解，极大限制了人们精准研发更多新型涂层的能力，从而无法有效满足极端苛刻环境下的材料保护需求。我们利用多性能多尺度的第一性原理计算方法，系统深入阐明了TiN 涂层上几类关键表面和晶界结构上环境物质(O₂, H₂O, H₂)的微观运动行为和物理化学机理，在TiN表面钝化/腐蚀趋势方面自洽解释了各类实验报道现象，并成功指导了实验合作者开展验证性的表面本征态测量、强酸/碱腐蚀测试和微结构表征工作，也促进相关涂层机器学习附能优化设计方面的研究工作。

相关论文发表:
[1] Y.-Q. Zhou, Z. Guo, J. Bi*, J.-T. Ye, M. Ge, Y. Lin, S. Xiao, Y. Cao, L. Wang*, L.-F. Huang*, Unifying the atomistic trends for early-stage evolution of TiN surfaces in atmospheric and aqueous environments, Acta Materialia 289, 120909 (2025). 
[2] Q. He, T.-Y. Sun, L.-F. Huang*, Chemical-bonding and lattice-deformation mechanisms unifying the stability and diffusion trends of hydrogen in TiN and AlN polymorphs, Acta Materialia 281, 120447 (2024).

TiN 涂层,表界面,氧化,腐蚀,第一性原理计算