揭示基于硼烯的化合物的硬度

二维体系已巩固其作为新型应用关键材料之一的地位。最近，硼加入了被确认拥有二维同素异形体（称为硼烯）的著名元素群体。在这项工作中，我们探索了钨的最高硼化物（被视为由硼烯被金属原子分隔而构成）的稳定性和硬度。我们表明，仅对于较小的$x$值，WB$_{3+x}$的维氏硬度接近40 GPa。额外硼原子的插入通常不利于WB$_{3}$的硬度，因为这会导致形成与相邻W层连接较松的准平面硼片。极高的硼浓度（$x \approx 1$）产生柔软（维氏硬度约8 GPa）且不稳定的hP20-WB$_{4}$结构，该结构可视为由准平面硼$\alpha$-片被石墨状W层分隔而构成。另一方面，我们表明钨空位的形成产生了诸如W$_{0.75}$B$_{3+x}$的结构，其维氏硬度对硼含量变化的敏感性较低，并且在数值上接近实验报道的高于20 GPa的与载荷无关的值。