一种二维异质结材料的极限抗拉强度预测方法技术

本发明专利技术涉及一种二维异质结材料的极限抗拉强度预测方法。包括：从数据库中选取构建范德瓦尔斯异质结的单组分二维材料，基于密度泛函理论，对单组分二维材料的晶体结构进行分析，将模型驰豫优化至体系总能最低态；利用优化后的单组分二维材料构建范德瓦尔斯异质结模型，根据两种单组分二维材料的不同相对位置获得多种堆垛结构；对异质结的不同堆垛结构构型进行体系总能计算，选取体系总能最低结构；对非正交晶型的异质结进行晶型转换，获得正交结构模型；计算单轴应变条件下体系的等效应力；根据不同程度应变获得的数据处理后绘制单轴应力应变曲线，预测其极限应变性能。本发明专利技术能够有效预测二维材料的极限拉伸或压缩强度。能够有效预测二维材料的极限拉伸或压缩强度。能够有效预测二维材料的极限拉伸或压缩强度。

【技术实现步骤摘要】
一种二维异质结材料的极限抗拉强度预测方法


[0001]本专利技术涉及柔性材料设计
，具体涉及一种二维异质结材料的极限抗拉强度预测方法。

技术介绍

[0002]随着石墨烯和类石墨烯纳米材料的发现，二维纳米材料因具有较大的横向面积，表现出了与三维材料不同寻常的物理，化学和光电性能，使其在新能源、光电和光催化应用领域表现出诱人前景。二维异质结纳米材料和其组成的单组分相比，可取长补短，协调发挥其各自的优异性能，如由各向异性材料变为各向同性材料，储锂容量增加，光催化响应宽域化。目前，市场对新能源材料、光电子材料和光催化材料需求迫切，对于柔韧、便携和可穿戴电子设备和的需求越来越大。利用理论计算方法预测材料的极限拉伸或压缩性能对于材料的研发具有参考意义，可加快新型纳米材料的研发进程。尽管实验上已能实现纳米材料的力学性能微纳测试，但测试成本高，准确度低，而材料的抗拉强度理论预测方法鲜有详细的论文或专利报道，本专利技术以期提供一种异质结纳米材料的力学性能预测方法，为纳米材料结构设计和性能筛选提供参考。

技术实现思路

[0003]本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维异质结材料的极限抗拉强度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、基于晶体结构数据，筛选出可能进行二维异质结组装的单组分二维材料，进而基于密度泛函理论，对单组分二维材料的晶体结构进行弛豫，将模型驰豫优化至体系总能最低态，获得平衡结构，即优化后的单组分二维材料；步骤S2、利用优化后的单组分二维材料构建范德瓦尔斯异质结模型，根据堆叠两种单层的不同相对位置，构建出六种典型相对位置，建立出相应的6种堆垛结构的异质结模型；步骤S3、对步骤S2中的6种堆垛结构的异质结模型，分别进行体系总能计算，筛选出体系总能最低结构；步骤S4、对非正交晶型的异质结模型进行晶型转换，获得正交结构模型；步骤S5、计算在不同应变幅度值下的异质结模型的单轴应变时体系的等效应力；步骤S6、对获得的数据进行绘图，获得单轴应力应变曲线，预测其极限拉伸应变性能。2.根据权利要求1所述的一种二维异质结材料的极限抗拉强度预测方法，其特征在于，所述步骤S1、S3、S5中的计算基于密度泛函理论的第一性原理方法，运用VASP软件包获得不同应变幅度下对应的应力数据。3.根据权利要求1所述的一种二维异质结材料的极限抗拉强度预测方法，其特征在于，异质结模型的构建是通过固定其中一个单组分二维材料，旋转另一单组分二维材料，从而获得不同堆垛结构的异质结模型。4.根据权利要求1所述的一种二维异质结材料的极限抗拉强度预测方法，其特征在于，所述非正交晶型的异质结模型经过4
×4×
1超胞，以便于选取其正交晶胞结构；在非正交晶型的异质结模型的周期性结构中标记截取正交晶胞所需的原子，删除超胞结构中的多余原子，获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴波，何智汉，赵艳，张隆昆，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：