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申请/专利权人：福州大学

摘要：本发明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。本发明能够有效预测二维材料的极限拉伸或压缩强度。

主权项：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；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；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；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，获得正交晶胞中的原子坐标；根据截取正交晶胞时的原子间距离作为晶格参数，在Z方向上设置一定厚度的真空层，防止周期性结构对异质结模型产生影响；运用VASP软件包进行形变模拟计算，指定一方向上，施加一系列不同的应变幅度，对另外两个方向进行结构弛豫；运用VASP软件包进行形变模拟计算，需对X、Y和Z全方向结构弛豫的VASP软件包进行重新编译，具体通过编译constr_cell_relax.F文件实现，结构弛豫时，需提供一个控制标签文件OPTCELL，对预设应变幅值方向和待弛豫方向进行指定；运用VASP软件包进行形变模拟计算直接使用时，只适用于高对称性体系的正交晶型，对于其他晶型，需进行晶型转换；步骤S5中，通过修改正交结构模型的异质结模型的晶格参数，模拟修改参数所在方向的极限拉伸；步骤S5中，通过对X、Y方向中，一个方向施加一系列正的应变幅值，计算获得对应的应力数据，即可计算出拉伸性能；步骤S5中，通过对X、Y方向中，一个方向施加一系列负的应变幅值，计算获得对应的应力数据，即可延伸计算出单轴压缩性能。

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