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PINK:面向晶格热导率的物理信息驱动机器学习

材料科学 2025-03-24 v1 介观与纳米尺度物理 应用物理 计算物理

摘要

晶格热导率(κL\kappa_L)是高效热管理电子和能源转换技术的关键因素。传统方法预测 κL\kappa_L 往往计算昂贵,限制了其在大规模材料筛选中的可扩展性。经验模型,如 Slack 模型,提供了更快的替代方案,但需要耗时的计算来获取声速和 Gruneisen 参数等关键参数。本 work 提出了高通量框架,物理信息驱动的 κ\kappa(PINK),将晶体图卷积神经网络(CGCNN)的预测能力与 Slack 模型的物理可解释性相结合,直接从晶体学信息文件(CIFs)预测 κL\kappa_L。不同于以往方法,PINK 通过从 CIFs 中提取材料属性(如体积模量和剪切模量)使用经过训练的 CGCNN 模型,实现了快速、批量预测。这些属性随后用于通过简化物理公式计算 κL\kappa_L 所需的必要参数。PINK 应用于 377,221 种稳定材料的数据集,实现了对具有超低 κL\kappa_L 值的候选材料的高效识别,如 Ag3_3Te4_4W 和 Ag3_3Te4_4Ta。该平台通过用户友好的界面提供了前所未有的速度、精度和可扩展性的组合,显著加速了热管理和能源转换应用中的材料发现。

关键词

引用

@article{arxiv.2503.17060,
  title  = {PINK: physical-informed machine learning for lattice thermal conductivity},
  author = {Yujie Liu and Xiaoying Wang and Yuzhou Hao and Xuejie Li and Jun Sun and Turab Lookman and Xiangdong Ding and Zhibin Gao},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.17060},
  year   = {2025}
}

备注

21 pages, 10 figures