高能量密度与超硬富氮硼氮化合物
材料科学
2015-09-30 v1
摘要
压力诱导的双原子氮向非分子聚合相的转变可能产生潜在有用的高能量密度材料。我们结合第一性原理计算与结构搜索，预测了一类化学计量比为B3N5的富氮氮化硼新物质，其在常压下相对于固态N2和h-BN稳定或亚稳定。常压下最稳定的相具有层状结构（h-B3N5），包含六方B3N3层，其间夹有自由旋转的N2分子。在15 GPa下，具有单一N-N键的三维C2221结构成为最稳定相。该压力远低于纯固态氮中三键到单键转变所需的压力（110 GPa）。更重要的是，C2221-B3N5是亚稳定的，并可在常压条件下恢复。其3.44 kJ/g的能量密度使其成为潜在的高能量密度材料。此外，应力-应变计算估算其维氏硬度为44 GPa。结构搜索揭示了一种新的笼状类方钠石BN结构，该结构在常压下亚稳定。
引用
@article{arxiv.1508.03427,
title = {High-energy-density and superhard nitrogen-rich B-N compounds},
author = {Yinwei Li and Jian Hao and Hanyu Liu and Siyu Lu and John S. Tse},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.03427},
year = {2015}
}
备注
16 pages, 5 figures, accepted by PRL