基于第一性原理的高热导聚合物晶体搜索
材料科学
2020-08-21 v1
摘要
我们研究了来自聚合物基因组库（Polymer Genome Library）的部分聚合物晶体的晶格热导率（LTC），以探索高LTC聚合物体系。我们采用第一性原理方法，在密度泛函理论结合三阶微扰理论下评估声子寿命，随后求解线性化玻尔兹曼输运方程，并以计算所得寿命近似单模弛豫时间。我们对典型高LTC聚合物体系——聚乙烯（PE）晶体与纤维——进行了基准测试，结果与先前文献合理一致，验证了我们的方法。我们随后将其应用于不仅典型聚合物晶体，也包括一些与PE具有结构相似性的选定晶体。在后者中，我们发现聚偏氟乙烯β相（PVF-）晶体在低温下的LTC高于PE。我们详细的模式分析揭示，PVF-的声子寿命更局部地分布在较低频模式周围，且为PE的四倍。通过简单数据分析还发现，LTC与能量-体积曲线的曲率有相对相关性。该曲率可用作描述符，通过数据驱动方法（超越基于人工的方法）进一步探索高LTC聚合物晶体。
引用
@article{arxiv.1811.06807,
title = {$\boldsymbol{Ab\ initio}$ search of polymer crystals with high thermal conductivity},
author = {Keishu Utimula and Tom Ichibha and Ryo Maezono and Kenta Hongo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.06807},
year = {2020}
}