三重周期碳笼状物的力学亚结构
材料科学
2020-08-27 v1
摘要
笼状物是轻量、笼状、全 sp3 的三维(3D)结构,对 IV 族若干主体元素已可通过实验获得。然而,碳笼状物迄今仍是假想结构。本文通过第一性原理计算探究了 I 型-C46、II 型-C34 和 H 型-C34 碳笼状物的力学性质。结果表明,这些碳笼状物在理想拉伸/剪切强度和临界拉伸/剪切应变上呈现明显的各向异性模式,其中 I 型碳笼状物的最大理想拉伸强度在 <111> 方向上优于金刚石。但识别出剪切杨氏模量的各向同性,就拉伸/剪切杨氏模量而言,其排序为 I 型 > II 型 > H 型碳笼状物。存在不同的临界承载键构型解释了它们不同的力学行为。此外,这些碳笼状物本质上是间接半导体,其电子性质可被力学应变显著调控。碳笼状物有潜力用作轻量且技术稳健的工程亚结构以及机电设备。
引用
@article{arxiv.2008.11475,
title = {Mechanical Metastructures of Triple Periodic Carbon Clathrates},
author = {Jinghui Zhu and Ke Xu and Zhisen Zhang and Jianyang Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.11475},
year = {2020}
}