应变对硼烯热导率的异常效应：反应分子动力学研究

硼烯是一种原子级薄、起皱的二维硼晶体片，最近已被合成。我们通过反应分子动力学模拟研究了硼烯的力学性质和晶格热导率。我们在室温下沿面内方向进行了单轴拉伸应变模拟，发现沿锯齿型和扶手椅型方向的二维弹性模量分别为 188 N/m 和 403 N/m。这种各向异性归因于硼烯结构沿锯齿型方向的屈曲。我们还进行了非平衡分子动力学模拟以计算晶格热导率。我们预测室温下沿锯齿型和扶手椅型方向的晶格热导率分别为 $75.9 \pm 5.0$ W/m-K 和 $147 \pm 7.3$ W/m-K，并估计沿锯齿型和扶手椅型方向的有效声子平均自由程分别为 $16.7 \pm 1.7$ nm 和 $21.4 \pm 1.0$ nm。这种各向异性归因于低频声子态密度的差异，即沿锯齿型方向具有较低的群速度和可能缩短的声子寿命。我们还观察到，当硼烯沿扶手椅型方向施加应变时，该方向的热导率显著增加。同时，当样品沿锯齿型方向施加应变时，该方向热导率的增加要小得多。对于沿扶手椅型方向 8\% 的应变，热导率增加了 3.5 倍（约 250\%），而对于沿锯齿型方向相同量的应变，增加仅为 1.2 倍（约 20\%）。我们的预测与近期的第一性原理结果一致，但计算成本仅为其一小部分。这些模拟将为涉及硼烯及相关二维材料力学和热性质的实验提供指导。