单层非晶碳与氮化硼的结构及力学性质
材料科学
2024-05-15 v1
摘要
非晶材料展现出晶体所不具备的多种特征，且有时可通过其无序度（DOD）进行调控。本文报道了具有不同 DOD 的单层非晶碳（MAC）与单层非晶氮化硼（maBN）的力学性质研究结果。相关结构通过具有密度泛函理论（DFT）级精度的机器学习势（MLP）的动力学蒙特卡洛（kMC）模拟获得。我们提出了一个直观的有序度参数，即连续随机网络中由微晶占据的面积分数 Fx，用以描述 DOD。我们发现 Fx 抓住了 DOD 的本质：具有相同 Fx 但微晶尺寸与分布不同的样品具有几乎一致的径向分布函数以及键长、键角分布。此外，通过分子动力学模拟断裂过程，我们发现 MAC 与 maBN 在断裂前的力学响应仅由 Fx 决定，而对微晶的尺寸与具体排布不敏感。分析了两种材料中裂纹的行为，发现其主要在连续随机网络（CRN）区域以蜿蜒路径扩展，并受微晶以不同方式影响从而增韧材料。本研究揭示了非晶单层材料中结构与力学性质的关系，并可能为二维材料提供一种普适的增韧策略。
引用
@article{arxiv.2309.15352,
title = {Structure and mechanical properties of monolayer amorphous carbon and boron nitride},
author = {Xi Zhang and Yu-Tian Zhang and Yun-Peng Wang and Shiyu Li and Shixuan Du and Yu-Yang Zhang and Sokrates T. Pantelides},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.15352},
year = {2024}
}