观测与建模驱动固态陶瓷合成的顺序成对反应
材料科学
2021-05-10 v3
摘要
由粉末前驱体进行的固态合成是先进多组分陶瓷材料的主要制备途径。陶瓷合成路线的设计通常是繁琐的试错过程，因为粉末前驱体的异质混合物往往通过一系列复杂的反应中间体演化。在此，我们表明来自多种前驱体的相演化可建模为一系列成对界面反应，其热力学驱动力可使用第一性原理方法高效计算。以经典高温超导体YBaCuO（YBCO）的合成为代表性体系，我们阐明了用BaO替代常见的BaCO前驱体如何使相演化经由动力学上便利的路径进行。我们的模型通过原位X射线衍射和原位显微镜观测得到验证，其显示从BaO出发仅在30分钟内即快速形成YBCO。通过结合热力学建模与原位表征，我们引入了一个可计算的新框架，用于解释并最终设计通往复杂陶瓷材料的合成路径。
引用
@article{arxiv.2009.10896,
title = {Observing and modeling the sequential pairwise reactions that drive solid-state ceramic synthesis},
author = {Akira Miura and Christopher J. Bartel and Yusuke Goto and Yoshikazu Mizuguchi and Chikako Moriyoshi and Yoshihiro Kuroiwa and Yongming Wang and Toshie Yaguchi and Manabu Shirai and Masanori Nagao and Nataly Carolina Rosero-Navarro and Kiyoharu Tadanaga and Gerbrand Ceder and Wenhao Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.10896},
year = {2021}
}