[發明專利]一種二維異質結材料的極限抗拉強度預測方法

在審

• 申請號: 202111545938.8
• 申請日: 2021-12-17
• 公開（公告）號: CN114171141A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 吳波;何智漢;趙艷;張隆昆
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

1.一種二維異質結材料的極限抗拉強度預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1、基于晶體結構數據，篩選出可能進行二維異質結組裝的單組分二維材料，進而基于密度泛函理論，對單組分二維材料的晶體結構進行弛豫，將模型馳豫優化至體系總能最低態，獲得平衡結構，即優化后的單組分二維材料；

步驟S2、利用優化后的單組分二維材料構建范德瓦爾斯異質結模型，根據堆疊兩種單層的不同相對位置，構建出六種典型相對位置，建立出相應的6種堆垛結構的異質結模型；

步驟S3、對步驟S2中的6種堆垛結構的異質結模型，分別進行體系總能計算，篩選出體系總能最低結構；

步驟S4、對非正交晶型的異質結模型進行晶型轉換，獲得正交結構模型；

步驟S5、計算在不同應變幅度值下的異質結模型的單軸應變時體系的等效應力；

步驟S6、對獲得的數據進行繪圖，獲得單軸應力應變曲線，預測其極限拉伸應變性能。

2.根據權利要求1所述的一種二維異質結材料的極限抗拉強度預測方法，其特征在于，所述步驟S1、S3、S5中的計算基于密度泛函理論的第一性原理方法，運用VASP軟件包獲得不同應變幅度下對應的應力數據。

3.根據權利要求1所述的一種二維異質結材料的極限抗拉強度預測方法，其特征在于，異質結模型的構建是通過固定其中一個單組分二維材料，旋轉另一單組分二維材料，從而獲得不同堆垛結構的異質結模型。

4.根據權利要求1所述的一種二維異質結材料的極限抗拉強度預測方法，其特征在于，所述非正交晶型的異質結模型經過4×4×1超胞，以便于選取其正交晶胞結構；在非正交晶型的異質結模型的周期性結構中標記截取正交晶胞所需的原子，刪除超胞結構中的多余原子，獲得正交晶胞中的原子坐標；根據截取正交晶胞時的原子間距離作為晶格參數，在Z方向上設置一定厚度的真空層，防止周期性結構對異質結模型產生影響。

5.根據權利要求2所述的一種二維異質結材料的極限抗拉強度預測方法，其特征在于，運用VASP軟件包進行形變模擬計算，指定一方向上，施加一系列不同的應變幅度，對另外兩個方向進行結構弛豫。

6.根據權利要求5所述的一種二維異質結材料的極限抗拉強度預測方法，其特征在于，運用VASP軟件包進行形變模擬計算，需對X、Y和Z全方向結構弛豫的VASP軟件包進行重新編譯，具體通過編譯constr_cell_relax.F文件實現，結構弛豫時，需提供一個控制標簽文件OPTCELL，對預設應變幅值方向和待弛豫方向進行指定。

7.根據權利要求5所述的一種二維異質結材料的極限抗拉強度預測方法，其特征在于，運用VASP軟件包進行形變模擬計算直接使用時，只適用于高對稱性體系的正交晶型，對于其他晶型，需進行晶型轉換。

8.根據權利要求1所述的一種二維異質結材料的極限抗拉強度預測方法，其特征在于，步驟S5中，通過修改正交結構模型的異質結模型的晶格參數，模擬修改參數所在方向的極限拉伸。

9.根據權利要求1所述的一種二維異質結材料的極限抗拉強度預測方法，其特征在于，步驟S5中，通過對X、Y方向中，一個方向施加一系列正的應變幅值，計算獲得對應的應力數據，即可計算出拉伸性能。

10.根據權利要求1所述的一種二維異質結材料的極限抗拉強度預測方法，其特征在于，步驟S5中，通過對X、Y方向中，一個方向施加一系列負的應變幅值，計算獲得對應的應力數據，即可延伸計算出單軸壓縮性能。