针对高压和高温的碳多相物态方程

我们提出了元素碳的五相物态方程（EOS）。所考虑的相包括：金刚石、BC8、简单立方、简单六方以及液体/等离子体态。固相自由能受密度泛函理论（DFT）计算约束。每个固相自由能的振动贡献在准谐近似框架内处理。液体自由能模型通过拟合 DFT 分子动力学（温度范围 10,000 K < T < 100,000 K）和路径积分量子蒙特卡洛计算（T > 100,000 K）的组合来约束（两者均针对密度 {\rho} 在 3 到 12 g/cc 之间，并辅以部分更高密度的 DFT 计算）。液体自由能模型包含一种“凝胶中的原子”（atom-in-jellium）方法，以解释等离子体态中因温度和压力引起的电离效应，以及包含趋近理想气体极限的离子热模型。达到理想气体极限的具体方式受到最高温 DFT 数据和路径积分数据的严格约束，迫使我们放弃之前使用的离子热模型而采用新的模型。我们对主 Hugoniot 线和室温等温线进行了预测，并与最近的实验结果进行了比较。