一种可解释的晶体晶格热导率公式
材料科学
2024-10-08 v1 介观与纳米尺度物理
计算物理
摘要
晶格热导率 (kL) 是晶体的一个关键物理性质，在热管理领域有着广泛的应用，例如散热、隔热和热电能量转换。然而，准确且快速地确定 kL 构成了一个相当大的挑战。在本研究中，我们引入了一个公式，该公式对广泛的二元和三元无机材料的 kL 实现了高精度（平均相对误差=8.97%）和快速预测（耗时不到一分钟）。我们可解释的、量纲对齐且具有物理基础的公式预测了 Materials Project 数据库中 4,601 种二元和 6,995 种三元材料的 kL 值。值得注意的是，我们预测了室温下尚未发现的 AlBN2 的高 kL 值 (kL=101 W/m/K) 和未被发现的 Cs2Se 的低 kL 值 (kL=0.98 W/m/K)。这种确定 kL 的方法简化了传统上与复杂声子物理相关的耗时过程。它提供了对微观热输运的见解，并通过应用声子工程促进了具有目标值和极端 kL 值的材料的设计与筛选。我们的发现为通过调控材料的体模量、剪切模量和 Gruneisen 参数来控制和优化其宏观输运性质提供了机会。
引用
@article{arxiv.2409.04489,
title = {An interpretable formula for lattice thermal conductivity of crystals},
author = {Xiaoying Wang and Guoyu Shu and Guimei Zhu and Jiansheng Wang and Jun Sun and Xiangdong Ding and Baowen Li and Zhibin Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.04489},
year = {2024}
}