Surface molecular engineering to enable processing of sulfide solid electrolytes in humid ambient air
本研究提出利用十一硫醇对硫化物固态电解质进行可逆表面分子改性，使其在33%相对湿度空气中保持性能，并在全固态电池中验证有效性。
2024-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric polymer generators: the large bending regime
该研究针对压电聚合物薄膜与固体晶体的差异，基于大弯曲区域假设建立解析模型，揭示非线性压电响应与机械激励的2/3次幂关系，并通过PVDF薄膜实验验证模型。
2024-11-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Advanced Post-Processing Techniques of Molecular Dynamics Simulations in Studying Strong Anharmonic Thermodynamics of Solids
虽然在低温下具有小非谐性的材料的振动热力学已经基于谐波声子近似得到了很好的理解;在高温下，这种理解必须适应声子如何与其他声子或其他激发相互作用。我们将看到，声子-声子相互作用引起有趣的耦合问题，并从根本上改变材料的平衡和非平衡性质，例如，材料的热膨胀、热力学稳定性、热容、光学性质、热输运和其它非线性性质。尽管非谐晶格动力学非常重要，但迄今为止人们对它的认识还很有限，大多数晶格动力学的研究仍然依赖于调和或准调和模型。近年来，随着计算模型的发展，分子动力学模拟中的原子轨道可以提取非谐信息。例如，振动能谱，有效势能面和声子-声子相互作用通道可以从这些随机轨道中导出。这些相互依赖的方法被用来成功地揭示强非谐波现象，而传统的谐波模型则严重失败，例如，赤铜矿的负热膨胀和金红石的高温热稳定性。
2015-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Predicting orientation-dependent plastic susceptibility from static structure in amorphous solids via deep learning
建立非晶态固体的结构-性能关系一直是材料科学的一个长期挑战。在这里，我们介绍了一个旋转变量的局部结构表示，使不同的预测不同的加载方向，这是必不可少的高保真度预测的倾向应力驱动的剪切转换。当与卷积神经网络（CNN）（一种强大的深度学习算法）结合时，这种新颖的结构表示导致识别具有高剪切变换倾向的原子的前所未有的准确性（即，塑性磁化率），仅来自静态结构-空间原子位置-在二维和三维模型玻璃中。在一个组合物和给定的处理历史的样品上训练的数据驱动模型被发现可转移到具有不同处理历史或在相同合金系统中的不同组合物的玻璃样品。我们对新结构表示的分析还提供了对影响玻璃中局部机械响应及其各向异性的关键原子堆积特征的有价值的见解。
2020-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Production of a hafnium silicate dielectric layer for use as a gate oxide by solid-state reaction
研究了用金属铪和二氧化硅的固相反应制备高介电常数的硅化铪薄膜（HfSixOy）。可以形成薄的、完全反应的硅酸盐膜，并且在真空中超过800 ℃的温度下是热稳定的。硅酸铪层和硅衬底之间的界面被证明是稳定的，对二氧化硅的形成。结果表明，一种新的工艺路线生产的栅极绝缘层具有低等效氧化物厚度。
2002-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Non-reactive sintering enhances density and ionic conductivity of NASICON solid electrolytes
Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM)（联邦材料研究与测试研究所 (BAM)）；Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）
本研究通过调控煅烧温度实现非反应性烧结，提高NASICON电解质的致密度和离子电导率，并解决磷损失问题，实现高临界电流密度和长期稳定循环。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci
MyElas: An automatized tool-kit for high-throughput calculation, post-processing and visualization of elasticity and related properties of solids
弹性是固体最基本的力学性质之一。在新材料的高通量设计中，迫切需要快速计算和筛选大量候选结构的能力。一个完全自动化的管道，最少的人为干预是提供高效率实现目标的关键。在这里，我们介绍了一个工具包MyElas，旨在通过将所有预处理，弹性常数和其他相关属性计算以及后处理锻造成一个集成框架来解决这个问题，该框架自动执行分配的任务，以驱动数据通过并行管道从输入到输出。MyElas的核心是从第一性原理出发，用能量-应变法计算固体的二阶和三阶弹性常数。MyElas可以自动分析弹性常数，导出其他相关的物理量。此外，该工具包还集成了可视化功能，例如，可以绘制单晶的弹性模量和声速的空间各向异性。该工具包的有效性和效率进行了测试和基准上几个典型的系统。
2022-10-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Green/WeakCoupling: Implementation of fully self-consistent finite-temperature many-body perturbation theory for molecules and solids
本文介绍了开源软件包Green的WeakCoupling模块，该模块实现了完全自洽的图解弱耦合模拟，提供scGW和GF2求解器，能够在有限温形式下处理真实材料，并附带了理论背景、教程与实践指导。
2024-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Crack Formation in Ceramic Films Used in Solid Oxide Fuel Cells
固体氧化物燃料电池（SOFC）的制造涉及多层陶瓷结构的制造，对于该多层陶瓷结构，约束烧结在许多情况下是关键的处理步骤。在烧结结构中经常观察到缺陷，但它们在烧结过程中的形成并不清楚。在这项工作中，各种陶瓷薄膜制备丝网印刷和各种缺陷观察。有些薄膜出现泥裂缺陷，而另一些则出现分布的大孔隙。泥裂纹缺陷被发现起源于存在于生膜中的细裂纹的网络，并且在干燥和粘合剂烧尽期间形成。控制这些早期阶段对于生产无裂纹薄膜至关重要。为了研究缺陷在烧结过程中如何演变，使用压痕在绿色薄膜中引入人工裂纹。据观察，裂纹开口总是在约束烧结过程中增加。相比之下，类似的初始裂纹可以在共烧结过程中闭合和愈合。
2015-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Good Solid-State Electrolytes Have Low, Glass-like Thermal Conductivity
锂离子电池充放电过程中的热量管理对电池的安全性、可靠性和性能至关重要。了解组成电池的材料的热导率对于控制电池中的温度和温度分布至关重要。这项工作提供了在150-350 K温度范围内对三种重要类型的固体电解质（氧化物、硫化物和卤化物）的热导率的系统定量测量。研究包括氧化物Li1.5Al0.5Ge1.5（PO 4）3和Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12，硫化物Li 2S-P2 S5、Li 6PS 5Cl和Na 3 PS4，以及卤化物Li 3 InCl 6和Li 3 YCl 6。硫化物和卤化物固体电解质的热导率在0.45-0.70 W m-1 K-1的范围内; Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12和Li1.5Al0.5Ge1.5（PO 4）3的热导率分别为1.4 W m-1 K-1和2.2 W m-1 K-1。对于本工作中研究的大多数固体电解质，热导率随温度的升高而增加;即，热导率具有类似玻璃的温度依赖性。测量的室温热导率与计算的最小热导率吻合得很好，表明这些固体电解质中的声子平均自由程接近于原子间距。我们将所研究的固体电解质的低玻璃状热导率归因于它们的复杂晶体结构和由通常需要产生高离子电导率的材料加工方法引起的原子尺度无序的组合。
2021-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Information Propagation and Encoding in Solids: A Quantitative Approach Towards Mechanical Intelligence
Boston University（波士顿大学）
本文利用信息论工具，将弹性体视为信息编码器，定量分析载荷到传感器的信息传递，并联系圣维南效应和主应力线，展示几何与结构材料可调控信息传输，为机械智能提供量化指标。
2026-08-03 cond-mat.mtrl-sci cs.IT math.IT
Defect-Driven Anomalous Transport in Fast-Ion Conducting Solid Electrolytes
固态离子传导是电化学能量存储和转换的关键使能器。材料加工、缺陷化学、输运动力学和实际性能之间的机械联系是相当重要的，但仍不完整。在这里，受流体和生物物理系统的研究的启发，我们重新审视异常扩散的标志性的二维快离子导体，$β$ -和$β^{\prime\prime}$ -氧化铝。使用大规模的模拟，我们重现的交流离子电导率数据的频率依赖性。我们展示了如何分布的电荷补偿缺陷，调制的处理，驱动静态和动态的混乱，这导致持久的亚扩散离子输运在宏观时间尺度。我们deconvolute移动离子之间的排斥，移动离子和电荷补偿缺陷之间的吸引力，和离子电导率的几何拥挤的影响。我们的定量框架的基础上，这些模型固体电解质连接他们的原子缺陷化学宏观性能与最小的假设，并使机制驱动的“原子到设备”的快离子导体的优化。
2021-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Valorizing Sewage Sludge: Using Nature-Inspired Architecture to Overcome Intrinsic Weaknesses of Waste-Based Materials
该研究将污水污泥经HTP与热活化制成水热炭填料，并以自然启发的分级微结构克服其削弱复合材料力学性能的问题。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analysis of some solid amorphous inorganic structures and the boson peak phenomenon with a computational random graph approach
Derzhavin Tambov State University（杰尔扎宾坦波夫国立大学）
本文提出了一种计算随机图方法，用于分析固态非晶无机结构并解释玻色峰现象，通过统一低温玻色范式与高温晶体模型，实现了多相非晶系统的统计原子分布分析。
2026-01-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Femtosecond Laser Processing of Germanium: An Ab Initio Molecular Dynamics Study
采用从头算分子动力学方法研究了飞秒激光加工锗的过程。采用基于有限温度密度泛函理论的方法研究了原子的结构变化、热运动、速度自相关的动力学性质以及振动态密度。从室温（300 K）下含有64个锗原子的立方系统出发，在每个维度上有序排列1.132 nm，通过将Nose Hoover恒温器施加到电子子系统持续~100 fs并继续进行~200 fs的微正则系综模拟来模拟飞秒激光加工。模拟结果显示了在调节飞秒激光照射强度下锗的固、液、气相。通过对辐照锗晶体的熔化特性和动力学特性的分析，发现辐照锗晶体不同于普通锗晶体。
2016-01-31 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
