【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料科学，具体涉及基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法、计算机可读存储介质。
技术介绍
1、随着经济的快速发展，人类对能源的需求越来越大。传统能源如煤炭、石油、天然气等不可再生能源由于对环境的严重污染问题已不能适应时代发展的需求。机械能由于分布广泛、表现形式多样和容易转换等优点，是最理想的可再生清洁能源之一。
2、压电纳米发电机是一种利用压电效应将环境中各类形式的机械能转换成电能的器件，是目前研究最广泛的机械能采集器件。压电材料作为压电纳米发电机的核心，其性能是影响器件输出的主要因素。目前绝大多数压电材料的研发是依靠大量的重复实验筛选相对理想的材料。然而以直觉判断的实践经验和大量“试错法”实验数据为主的传统研究方法，实验数据量大，人工处理误差高，效率低，时间成本大，已无法满足高性能材料的研究。
技术实现思路
1、有鉴于此，一方面，一些实施例公开了基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，包括步骤：
2、s1、利用vasp计算的压电材料的弹性常数，并判断弹性常数的有效性；
3、s2、利用vasp计算的压电材料的介电常数，并判断介电常数的有效性；
4、s3、利用vasp计算的压电材料的压电应力常数，并判断压电应力常数的有效性；
5、s4、根据有效的压电应力常数和有效的弹性常数，计算压电应变常数；
6、s5、根据步骤s1～s4的结果，综合判定压电材料的压电性能。
7、进一步，一些实施例公
8、s101、利用vasp计算得到压电材料的弹性常数矩阵；
9、s102、根据压电材料的晶体结构，确定压电材料所属晶系的标准弹性矩阵；
10、s103、比较计算得到的弹性矩阵和标准弹性矩阵，判定压电材料弹性常数是否有效。
11、一些实施例公开的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，步骤s103中，若计算得到的弹性矩阵符合标准弹性矩阵，且符合机械稳定性判据标准，则认定压电材料弹性常数有效，否则，认定压电材料弹性常数无效，放弃压电材料。
12、一些实施例公开的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，步骤s1还包括：
13、s105、根据确定有效的弹性常数，确定压电材料的弹性模量，包括体积模量、剪切模量、杨氏模量和泊松比；
14、s106、将体积模量、剪切模量、杨氏模量和泊松比可视化展示，确定体积模量、剪切模量、杨氏模量和泊松比对方向的依赖性。
15、一些实施例公开的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，步骤s106中，将体积模量、剪切模量、杨氏模量和泊松比在(100)、(010)、(001)方向分别进行二维极坐标投影，进行可视化展示。
16、一些实施例公开的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，步骤s2具体包括：
17、s201、利用vasp计算得到压电材料的离子介电常数矩阵和电子介电常数矩阵；
18、s202、根据压电材料的晶体结构，确定压电材料所属晶系的标准介电常数矩阵；
19、s203、将计算得到的离子介电常数矩阵、电子介电常数矩阵分别与标准介电常数矩阵进行比较，判定计算得到的离子介电常数矩阵、电子介电常数矩阵是否有效；
20、s204、将确定有效的离子介电常数矩阵、电子介电常数矩阵进行加和处理，得到压电材料的介电常数矩阵，进而得到压电材料的相对介电常数。
21、一些实施例公开的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，步骤s3具体包括：
22、s301、利用vasp计算得到压电材料的离子压电应力矩阵和电子压电应力矩阵；
23、s302、根据压电材料的晶体结构，确定压电材料所属晶系的标准压电应力矩阵；
24、s303、将计算得到的离子压电应力矩阵、电子压电应力矩阵分别与标准压电应力矩阵进行比较，判定计算得到的离子介电常数矩阵、电子介电常数矩阵是否有效；
25、s304、将确定有效的离子压电应力矩阵、电子压电应力矩阵进行加和处理，得到压电材料的压电应力矩阵，得到压电应力张量。
26、一些实施例公开的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，步骤s303中，若判定离子介电常数矩阵、电子介电常数矩阵符合标准压电应力矩阵，则认定压电材料的压电应力常数有效，否则，认定压电材料的压电应力常数无效，放弃压电材料。
27、一些实施例公开的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，压力应变常数的计算公式为：
28、
29、其中，sij＝(cij)-1，eij为压电应力常数，cij为弹性常数。
30、另一方面，一些实施例公开了计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上设置有计算机可读程序，计算机可读程序被处理器执行时，实现基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法。
31、本专利技术实施例公开了基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法、计算机可读存储介质；该方法利用基于第一性原理的vasp对压电材料的弹性常数、介电常数和压电应力常数的计算结果，进一步进行处理，能够自动根据处理结果对压电材料的压电性能进行综合判定，通过高通量计算筛选出压电性能较高的可能结构，再通过实验验证，可以极大的降低压电材料的研发成本，大幅提高研发效率。
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1.基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，其特征在于，步骤S1具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，其特征在于，步骤S103中，若计算得到的弹性矩阵符合标准弹性矩阵，且符合机械稳定性判据标准，则认定压电材料弹性常数有效，否则，认定压电材料弹性常数无效，放弃压电材料。
4.根据权利要求2所述的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，其特征在于，步骤S1还包括：
5.根据权利要求4所述的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，其特征在于，步骤S106中，将体积模量、剪切模量、杨氏模量和泊松比在(100)、(010)、(001)方向分别进行二维极坐标投影，进行可视化展示。
6.根据权利要求1所述的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
7.根据权利要求1所述的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，其特征在于，步骤S3具体包括：
8
9.根据权利要求1所述的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，其特征在于，步骤S4中，压力应变常数的计算公式为：
10.计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上设置有计算机可读程序，所述计算机可读程序被处理器执行时，实现权利要求1～9任一项所述的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法。
...【技术特征摘要】
1.基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，其特征在于，步骤s1具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，其特征在于，步骤s103中，若计算得到的弹性矩阵符合标准弹性矩阵，且符合机械稳定性判据标准，则认定压电材料弹性常数有效，否则，认定压电材料弹性常数无效，放弃压电材料。
4.根据权利要求2所述的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，其特征在于，步骤s1还包括：
5.根据权利要求4所述的基于第一性原理判定压电材料压电性能的方法，其特征在于，步骤s106中，将体积模量、剪切模量、杨氏模量和泊松比在(100)、(010)、(001)方向分别进行二维极坐标投影，进行可视化展示。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，薛优，王恩会，于湘涛，侯新梅，方志，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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