新材料是现代社会发展与文明进步的物质基础，也是带领高新技术发展的先导。纳米材料作为新材料中的重要分支，自1981年德国科学家Gleiter教授首次提出“纳米晶材料”的概念以来，由于其独特而引入注目的性质和广阔的应用前景，在过去的近40年，纳米材料和纳米技术领域的研究异常活跃，纳米材料科学迅速发展成为材料科学研究的前沿性、交叉性学科。通常纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1～100nm）或由其作为基本单元构成的材料。由于含有大量的内界面（晶界和相界面等），纳米材料这种独特的结构特征使其具有一系列特殊的理化性能，如小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和表面效应等。因而，纳米材料在光学、催化、力学、磁性等方面呈现出传统粗晶材料无可比拟的优异性能。自纳米材料诞生以来，纳米晶材料作为一种潜在的高性能结构材料，其力学性能一直是国内外学者研究的热点之一。大量的实验与理论模拟计算已证实纳米材料具有不同于传统多晶材料的微观组织结构一力学性能关系。例如，纳米材料的变形过程已不再由位错机制主导，对于传统多晶材料所适用的、建立在位错塞积模型基础上的Hall-Petch关系已经不完全适用。令人意外的是，大多数纳米晶金属和合金的塑性居然比其粗晶要低得多，这与纳米晶金属和合金的缺陷状态及杂质有关。10余年来，作者采用自主研发的双阴极等离子溅射技术合成了金属、合金、陶瓷和过渡金属硅化物纳米涂层，重点研究了纳米尺度下合金化、微观组织特征和复合化对本征脆性过渡金属硅化物的力学性能的影响，研究成果可深化人们对纳米过渡金属硅化物变形机理和力学性能方面的认识；同时，还研究了过渡金属硅化物纳米涂层耐蚀、耐冲刷、抗空蚀、抗菌以及生物相容性能，这些工作进一步开发了纳米硅化物材料的潜在性能，为将来的涂层工业化应用奠定了良好的基础。此外，随着计算材料科学的不断发展，研究人员可以借助大型计算机来分析材料的微观结构以预测其性能。作者为了筛选适用于过渡金属硅化物的合金化元素以及优化添加量，采用基于密度泛函理论（DFT）的第1性原理方法，从原子尺度对过渡金属硅化物进行理论研究，从电子结构层次上探讨造成过渡金属硅化物脆性的原因，分析合金化元素对机械性能的影响。这部分的研究工作弥补了实验上的不足，提升了人们从电子结构的角度理解合金化对金属硅化物的性能影响，并为实验研究提供了可靠有效的理论依据。
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