Machine learning aided materials design platform for predicting the mechanical properties of Na-ion solid-state electrolytes
钠离子固态电解质（Na-SSE）由于其高能量密度和低制造成本而表现出用于电能存储的高潜力。然而，他们的机械性能的关键，以保持在界面处的结构稳定性仍然没有得到充分的理解。在这项研究中，开发了一个基于机器学习的回归模型来预测Na-SSE的力学性能。作为训练集，从众所周知的材料数据库（材料项目）获得12，361种材料，并用其各自的化学和结构描述符表示。开发的代理模型表现出显着的准确性（R2得分）为0.72和0.87，平均绝对误差为11.8 GPa和15.3 GPa的剪切和体积模量，分别。然后将该模型应用于预测2，432个Na-SSE的力学性能，其性能已经用第一性原理计算进行了验证。最后，通过添加新的最小化数据集，执行优化过程以开发理想的材料筛选平台，其中预测不确定性降低。我们相信，在这项研究中提出的平台可以加速搜索Na-SSE以最低的成本具有理想的机械性能。
2021-04-22 cond-mat.mtrl-sci
ReactCA: A Cellular Automaton for Predicting Phase Evolution in Solid-State Reactions
本文提出了一种名为 ReactCA 的元胞自动机模拟框架，通过结合密度泛函理论数据与机器学习估计器预测固相反应中物相随时间的演化，实现了实验前对反应配方的可能结果进行预测，推动了计算机内合成配方设计。
2024-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical prediction of interfacial thermal conductance at high temperature across solid-solid interfaces
现有的固-固界面导热系数的计算理论和方法，导致计算结果与实验测量值有较大偏差。在这封信中，我们提出了一个模型来估计在高温下的ITC没有全面的计算，其中两个不同的固体之间的界面可以被视为一个非晶薄层和跨界面的配位数密度成为一个关键参数。我们的模型预测了300 K下各种界面的ITC都在一个很窄的范围内：10 $^{7}$ W m $^{-2}$ K $^{-1}$ $\sim $ 10 $^{9}$ W m $^{-2}$ K $^{-1}$，这与实验测量结果吻合得很好.
2020-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning a Universal Harmonic Interatomic Potential for Predicting Phonons in Crystalline Solids
提出一种利用现有声子数据库和机器学习技术训练通用谐和原子间势的方法，能准确预测晶体固体的完整声子谱和热力学性质，并评估预测不确定性。
2024-02-17 cond-mat.mtrl-sci
A One-Dimensional Reduction Method for Calculating Thermal Expansion in Solids: Application to Orthorhombic Systems
Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院拜科夫冶金与材料科学研究所）；D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia（俄罗斯国立化学技术门捷列夫大学）；HSE University, 101000 Moscow, Russia（高等经济学院）
本文提出了一种降维方法用于计算固体热膨胀，应用于正交晶系并确定了其热力学和力学性质。
2026-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Direct Observation of Tunable Thermal Conductance at Solid/porous Crystalline Solid Interfaces Induced by Water Adsorbents
改善界面热传输对于系统中的散热至关重要。在这里，我们设计了一种策略，利用水的吸附-脱附过程中的多孔金属有机框架（MOFs）的界面传热调整。我们观察到一个可变的导热系数在整个固体/多孔MOFs界面，由于密集的水通道形成的吸附水分子在MOFs。我们的实验结果表明，通过这种策略，Au/Cu 3（BTC）2异质界面的界面热导增加了7.1倍，其中Cu 3（BTC）2是典型的多孔MOF，通常被称为HKUST-1。我们的分子动力学模拟进一步表明，金层的表面张力将导致HKUST-1中的吸附水分子聚集在界面区域。在界面区域形成的致密水通道可以激活高频晶格振动并作为额外的热通道，然后显著增强跨界面的热传递。我们的研究结果提供了一个新的概念，定制在固体/多孔MOFs异质界面的热传输，这将在很大程度上有利于MOFs相关的应用。
2023-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Size Disorder as a Descriptor for Predicting Reduced Thermal Conductivity in Medium- and High-Entropy Pyrochlores
高熵陶瓷一般表现出降低的热导率，但很少有人知道是什么控制这种抑制，哪种描述符可以预测it.In，18中，高熵pyrophores合成，以测量其热导率和杨氏模量。在保持模量的情况下，实现了高达35%的热导率降低，从而获得了潜在的热障涂层应用的绝缘性和刚性。值得注意的是，测得的热导率与修改的尺寸无序参数很好地相关。因此，这种修改后的尺寸无序参数建议作为一个有用的描述符设计绝热介质和高熵陶瓷（广义上定义为“复合陶瓷”）。
2019-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Stochastic path-integral approach for predicting the superconducting temperatures of anharmonic solids
我们开发了一种随机路径积分方法来预测非简谐固体的超导转变温度。通过定义广义Bloch基，我们推广了最初为液体系统发展的随机路径积分方法。我们实现的形式主义的从头计算使用的投影仪增广波方法，并应用该实施估计金属氘和硫化氢的超导转变温度。对于近似简谐的金属氘，我们的结果与基于简谐近似和密度泛函微扰理论的标准方法得到的结果吻合得很好。对于硫化氢，我们发现，非谐性强烈抑制预测的超导转变温度。与自洽谐波近似方法相比，我们的方法产生的转变温度更接近实验观察到的。
2022-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
A first-principles approach for predicting infrared optical properties of solids
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Purdue University（普渡大学）
提出一种基于第一性原理计算红外光学常数的简化形式，通过引入四声子散射和声子重整化等非简谐效应，在保持低计算成本的同时实现高精度，与MgO和金红石TiO₂的实验数据吻合良好。
2026-10-30 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Negative Thermal Expansion in Solid Deuteromethane
本文计算了固态CD $_4$ III在低温区的恒压热膨胀，在该低温区，只有转动隧穿模是必不可少的，声子和librons的影响可以忽略。发现在mK区存在一个负热膨胀巨峰。该峰的高度与固体N-$_2$、CO、O-$_2$或CH $_4$在其三相点的热膨胀相当或甚至超过其热膨胀。它表明，在轻甲烷的情况下，压力的影响是非常不寻常的：从热力学Grüneisen参数（这是负的，在绝对值大）的压力依赖性证明，固体CD $_4$变得越来越量子与压力上升。
2020-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Thermal processing and enthalpy storage of an amorphous solid: a molecular dynamics study
使用很长的分子动力学模拟运行，温度协议跨越高达五个数量级的时间尺度进行调查热激活结构弛豫模型非晶态固体。模拟结果表明，显着的局部结构激发作为温度升高的函数，并表明，焓，而不是能量是主要负责松弛。所观察到的焓变化是在实验中看到的顺序，并且可以与固体内的内部静水应力均匀化和二十面体含量的水平相关。
2017-04-24 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
Effects of bulk and interfacial anharmonicity on thermal conductance at solid/solid interfaces
我们提出了经典的分子动力学模拟的结果，以评估非弹性声子过程在界面处和相邻的大块材料的界面热导的相对贡献。模拟系统是氩和“重氩”晶体之间的原型界面，这使得许多过去的计算研究进行比较。我们运行模拟交换的Lennard-Jones势与其谐波近似，以测试电导的非谐性的影响。结果证实了非谐性的存在与热导率随温度的增加有关，这支持了先前实验和理论工作的结论。然而，在模型Ar/重Ar系统中，界面处的非谐效应本身贡献了总热导的一小部分。在高温下的热传导的较大部分来自远离界面的非谐效应。这些意见支持的光谱能量密度，这表明，批量非谐过程增加界面电导的热化能量从低传输模式与高传输模式的比较。
2016-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Perturbation theories behind thermal mode spectroscopy for high-accuracy measurement of thermal diffusivity of solids
最近提出了热模式光谱（TMS），用于从通过三维（反）节点信息选择的特定热模式的温度衰减速率精确地测量固体的热扩散率[Phys.Rev.Lett.，117，195901（2016）]。本文通过对TMS的扰动分析，发现TMS具有如下优点：首先，TMS适用于测量小尺寸样品的高热扩散率。第二，它是受试样上的热阻膜的影响较小，在这个意义上，在界面处的电阻不影响热扩散率的一阶校正。第三，即使在扩散率依赖于温度的情况下，也可以对在热平衡状态下指定的热扩散率进行双倍精确的测量，这是因为可以在与给定状态的微小温度差内进行测量，并且最慢衰减模式的衰减速率不受该依赖性的影响。
2018-04-27 cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Pressure on the Negative Thermal Expansion of Solid Methane
在可以忽略声子和librons的贡献，只考虑转动隧穿模的低温区，计算了压力对固体CH $_4$的热膨胀的影响.压力的影响示出的负热膨胀的峰值的幅度增加，并移动的峰值的位置的低温区域，这将渐近地到零温度，随着压力的增加。计算了转动隧穿模的Gruneisen参量。它是大的，负的，并且随着压力的增加而增加。
2019-11-28 cond-mat.mtrl-sci
A new model for the effective thermal conductivity of polycrystalline solids
本文提出了一种预测多晶材料有效导热系数的新模型。与现有的模型相比，我们的新模型是基于薄界面的晶界（GBs）的描述，并将GBs作为一个自主的阶段，具有自己的热导率。这种处理允许模型考虑偏析/掺杂，界面结构/相变，和界面脱粘的有效热导率的影响。进行有限元模拟以验证新模型。仿真结果表明，与现有模型相比，该模型具有更高的精度。
2020-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Green-Kubo Approach for the Thermal Conductivity of Solids
我们在这里提出了一个第一性原理制定的绿色Kubo方法，允许准确评估的非辐射导热系数的固体半导体和绝缘体的平衡从头计算分子动力学计算。利用原子核的维里，我们提出了一个独特的从头算定义的热通量。精确的大小和时间收敛，在适度的计算工作量内实现了一个强大的，渐近精确的外推方案。我们证明了该技术的能力，通过调查的导热系数极高和极低的导热材料，即金刚石硅和四元氧化锆$_2$。
2017-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of solid parahydrogen with methane admixtures
在1.5 ~ 8 K温度范围内测量了含甲烷的固体仲氢晶体的热导率。在13 K下从气体混合物中生长固体样品。气体中CH 4混合物分子的浓度在5至570 ppm之间变化。在2.6K时，热导率有一个很宽的最大值，其绝对值约为110 W/（mK）。用Callaway模型解释了CH 4分子准局域振动的声子共振散射、声子-晶界和声子-声子散射过程。晶界散射的增加导致最大展宽的减小。分析表明，当CH_4浓度大于0.1ppm时，p-H_2和CH_4的固体混合物为非均相溶液。
2002-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Space-Filling Fractal Description of Ion-induced Local Thermal Spikes in Molecular Solid of ZnO
分子ZnO，O2和原子Zn和O的阴离子构成的物种溅射从颗粒的分子固体的ZnO在Cs+照射下的质谱。它们的归一化产额与辐照Cs+的能量无关。碰撞级联不能解释原子和分子的同时溅射。我们建议，起源的分子升华，解离和随后的发射是局部的热尖峰个别Cs+离子诱导的结果。原子反冲的二元碰撞级联的分形维数随反冲能量的减小而增大。在达到原子尺度的碰撞直径时，发生空间填充分形状转变，级联转变为热尖峰。这些局部热尖峰诱导升华，离解和溅射从该区域。计算的升华和离解物种由于局部热峰的速率与实验结果吻合得很好。
2017-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Predicting the lattice thermal conductivity of solids by solving the Boltzmann transport equation: AFLOW - AAPL an automated, accurate and effcient framework
计算晶格热导率的最精确的方法之一，$κ_l$，是从三阶非谐力常数开始求解玻尔兹曼输运方程。除了从头算参数化的基本近似之外，这条路径还面临着两个主要挑战：高计算成本和缺乏自动化，影响了具有特殊性质的新材料的发现率。在这里，我们提出了自动非谐声子库，AAPL。它通过有效利用晶体对称性分析来有效地计算原子间力常数，求解玻尔兹曼输运方程以获得$κ_l$，并允许以最小的用户干预进行完全集成的操作，这是对当前高通量加速材料开发框架AFLOW的合理补充。我们展示了一个“实验与理论”的方法研究，我们比较精度和速度相对于其他可用的软件包，并为材料的特点是强电子本地化和相关性，我们证明，它是可能的，以提高精度，而不增加计算要求相结合的AAPL与伪混合功能ACBN 0。
2016-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen-doping mediated solid state thermal switch
本研究通过氢掺杂调控NdNiO₃薄膜热导率，证实高浓度氢可完全抑制电子热贡献并将声子贡献减半，为固态热开关等器件设计提供关键依据。
2024-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Validation of the Wiedemann-Franz Law in solid and molten tungsten above 2000 K through thermal conductivity measurements via steady state temperature differential radiometry
通过稳态温度差分辐射法测量2000 K以上固态和液态钨的热导率，验证了维德曼-弗朗兹定律在液态金属中的适用性，并借助机器学习势的从头算模拟确认振动贡献可忽略。
2023-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Thermal expansion of solid solutions Kr-CH4 at temperatures of liquid helium
对Kr+0.76%CH_4、Kr+5.25%CH_4和Kr+10.5%CH_4固体溶液在1-23 K温度下的热膨胀研究表明，CH_4杂质对溶液的热膨胀有负贡献。结果表明，负贡献的结果从孤立的CH 4分子的A-修饰的基态的占用的变化。假设CH 4杂质单体和团簇对热膨胀的贡献是独立的，我们可以估算它们的贡献。单晶对固溶体的热膨胀的贡献为负值。测定了单分子、二体和三体团簇CH 4分子的第一激发转动态的能量。
2002-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Solid-State Thermal Energy Storage Using Reversible Martensitic Transformations
识别和使用的可逆马氏体相变，通常被描述为形状记忆转换，作为一种新的固-固相变材料在这里的第一次实验证明。为了证明这一说法，时域热反射，频域热反射，和差示扫描量热法的研究进行了商业镍钛合金，以量化的热导率和潜热。额外的焦耳加热实验证明了在模拟环境中的瞬态加热和冷却过程中成功的温度均衡。与标准固-固材料和固-液石蜡相比，这些实验结果表明，记忆合金提供高达两个数量级的品质因数。除了这些新颖的实验结果，文献中对>75种二元NiTi和NiTi基三元和四元合金的全面综述表明，记忆合金可以在宽范围的转变温度（从-50到330{deg}C）、潜热（从9.1到35.1 J/g）和热导率（从15.6到28 W/mK）中进行调节。这可以通过改变Ni和Ti平衡、引入微量元素和/或通过热机械处理来实现。SMA结合了优异的耐腐蚀性、可成形性、高强度和延展性、高热性能和可调谐性，代表了一种特殊的相变材料，可以规避阻碍该领域进步的许多科学和工程挑战。
2019-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning interatomic potential for predicting the thermal properties of uranium nitride
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Idaho National Laboratory（爱达荷国家实验室）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
本文利用机器学习互原子势预测铀氮化物的热性质，通过DFT数据训练并验证，成功预测熔点、热膨胀、比热和热导率等关键参数。
2025-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Predicting the Thermal Behavior of Semiconductor Defects with Equivariant Neural Networks
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Munich Data Science Institute（慕尼黑数据科学研究所）；Munich Center for Machine Learning (MCML)（慕尼黑机器学习中心）
本文提出利用等变神经网络高效预测半导体缺陷在有限温度下的热行为，通过主动学习方法结合MACE和DeepH-E3网络，实现与密度泛函理论相当的计算精度，但成本显著降低。
2025-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Predicting Grain Growth Evolution Under Complex Thermal Profiles with Deep Learning through Thermal Descriptor Modulation
Mines Paris, PSL University（巴黎矿业学院，PSL大学）；Centre for material forming (CEMEF), UMR CNRS（材料成形中心（CEMEF），CNRS联合研究单位）
本文提出通过热描述符调制扩展深度学习框架，以预测复杂时间变化热 profile 下的晶粒生长，实验显示模型在结构相似性指数和晶粒尺寸误差方面表现优异。
2026-03-25 cond-mat.mtrl-sci
The substitutional atomic distance model for predicting lattice thermal conductivity in alloys
School of Energy and Power Engineering, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学能源与动力工程学院）；College of Science, National University of Defense Technology（国防科技大学理学院）
提出替代原子距离模型，通过SiGe和InGaAs合金验证，准确预测热导率，揭示合金散射主导热导降低机制。
2026-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Unified theory of thermal transport in crystals and disordered solids
晶体和玻璃表现出根本不同的热传导机制：晶体的周期性允许激发携带热量的传播振动波，正如Peierls首先讨论的那样;在玻璃中，缺乏周期性打破了Peierls的图像，热量主要通过振动模式的耦合来携带，通常由Allen和Feldman引入的谐波理论描述。因此，非谐性或无序性是晶体或玻璃中热导率的限制因素;迄今为止，没有输运方程能够同时解释这两种情况。在这里，我们推导出这样的方程，导致热导率降低到Peierls和Allen-Feldman限制，分别在非谐和有序或谐和无序固体，同时也涵盖了中间制度，这两种效果是相关的。这种方法还解决了长期存在的问题，准确预测具有超低或玻璃状热导率的晶体的热性能，正如我们所展示的应用于这类热电材料的代表。
2019-01-07 cond-mat.mtrl-sci
A Method for Predicting Nonequilibrium Thermal Expansion Using Steepest-Entropy-Ascent Quantum Thermodynamics
最速熵升量子热力学（SEAQT）是一种有趣的方法，它以自洽的方式描述平衡和动力学过程。由于固相或液相的复杂本征结构（本征值和本征函数），适用性主要限于气相。在这方面的贡献，SEAQT模型扩展到凝聚相，通过构建一个简化的本征结构（所谓的伪本征结构），并通过计算金属银在三种情况下的热膨胀来证明其适用性：（a）在稳定平衡时，（b）沿着从初始非平衡态到稳定平衡的三条不可逆路径，以及（c）沿着两个稳定平衡态之间的不可逆路径。具有非谐赝本征结构的SEAQT框架预测了平衡热膨胀的合理值。对于考虑的不可逆的情况下，SEAQT方法使得有可能预测从初始状态到最终状态的晶格弛豫的时间依赖性。
2018-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Synthetic pre-training of graph-network models for predicting solid-state NMR parameters
University of Oxford（牛津大学）；Charles University（查理大学）
提出一种合成预训练与微调协议，通过先对图网络模型进行合成张量数据预训练，再在真实数据上微调，显著提高数据效率，为固态NMR张量机器学习模型提供高效训练路径。
2026-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Thermal Expansion in Insulating Solids From First Principles
本文利用准谐波近似和第一性原理密度泛函理论计算和分析了绝缘固体的热膨胀。我们讨论了准谐波近似的理论基础，并证明了它的实际使用中的两个常见的框架内计算热膨胀：亥姆霍兹自由能框架和Grüneisen理论。以硅为例，我们提供了一个指南，用于预测晶格参数如何使用DFT作为温度的函数变化，包括声子模式和声子态密度，弹性常数和比热的计算。我们还描述了计算和解释的Grüneisen参数，以及它们如何与热膨胀系数。准谐波近似的局限性简要触及，以及与实验数据的理论结果的比较。最后，我们用铁电PbTiO $_3$的例子来说明如何使用的方法可以适用于研究各向异性系统。
2019-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Solid-State Electrochemical Thermal Transistors with Large Thermal Conductivity Switching Widths
本文提出基于LaNiOx的固态电化学热晶体管，通过氧化还原调控晶体结构实现4.3 W/mK的热导率切换宽度，并展示出优异循环稳定性，为下一代热管理器件提供新平台。
2024-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Descriptors for thermal expansion in solids
材料中的热膨胀可以用密度泛函理论中仔细的非谐声子计算精确地模拟。然而，由于对控制热膨胀的兴趣以及从理论上或实验上评估候选材料的热膨胀性质所消耗的时间，快速识别具有期望的热膨胀性质的材料的方法将具有很大的实用性。当离子键合是重要的材料中，我们表明，由离子占据的晶体体积的分数，（基于离子半径），平均键协调，和键协调的偏差是描述符，与这些材料的室温热膨胀系数在广泛访问的数据库中发现。通过将这些描述符组合在多维拟合中，相关性大大提高。这种拟合强化了物理解释，即开放空间与低平均配位和各种局部键配位相结合导致材料具有较低的热膨胀系数，具有单值局部配位和较少开放空间的材料具有最高的热膨胀系数。
2017-11-02 cond-mat.mtrl-sci
A diffuse-interface model for predicting the evolution of metallic negative electrodes and interfacial voids in solid-state batteries with homogeneous and polycrystalline solid electrolyte separators
本文提出一种新型扩散界面电化学模型，可同时模拟固态电池中金属负极与界面空洞的演化，并首次在钠负极电池上验证了其在均质和多晶固态电解质条件下的有效性，揭示了晶界电导率与电流密度对空洞生长及合并的影响。
2024-12-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Effect of lattice distortions on the electron and thermal transport properties of transparent oxide semiconductor Ba1-xSrxSnO3 solid solution films
La掺杂的AsnO_3（A = Ba，Sr）由于其大的光学带隙和相对高的电子迁移率而具有作为先进透明氧化物半导体的巨大潜力。Ba_（1-x）Sr_xSnO_3固溶体的禁带宽度随x的增加从3.2eV（BaSnO_3）增加到4.6eV（SrSnO_3）。然而，带隙的增加伴随着电导率的降低。电性能变化的多功能性并不是微不足道的，并且性能优化一直具有挑战性。在这里，我们提出了一个简单的度量用于量化ASnO 3的传输特性。研究了Ba_（1-x）Sr_xSnO_3固溶体薄膜的电子输运和热输运性质及其与晶格畸变的关系。结果表明，Ba_（1-x）Sr_xSnO_3的所有输运性质都受晶格畸变的影响。这种现象是由于在SnO 6八面体，其中包括导带的扭曲。
2020-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Negative Thermal Expansion and Some Elastic properties of a Class of Solids
我们考虑的热膨胀，变化的声速与压力和温度，和泊松比的晶格具有刚性单元（多面体非常大的刚度，改变键长和键角的变化）连接到其他这样的单位通过相对可压缩的多面体。我们表明，在这样一个模型中，刚性单元的旋转势能只能作为组合${\boldsymbol Θ}_i \equiv ({\boldsymbol θ}_i - (\nabla \times {\bf u}_i)/2)$的函数发生，其中${\boldsymbol θ_i} $是刚性单元$i$的正交旋转角和${\bf u}_i$是它的位移。由于这种新的不变量的弹性理论和层次的力常数的模型，一个负的热膨胀系数，以及在固体的弹性常数随温度和压力的下降。这些与观察结果一致。
2010-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Spatio-temporal coherent control of thermal excitations in solids
利用X射线反射率（XRR）测量飞秒激光诱导瞬态光栅，研究了超快时间尺度上热致表面变形的时空相干控制。使用掠入射X射线衍射，我们明确地测量瞬态表面变形的振幅与亚微米分辨率。了解飞秒TG激发的声学和热光栅的叠加方面的动力学使得有可能在X射线衍射实验中开发新的相干控制方法。作为TG信号的主要来源，具有空间周期$Λ$的长寿命热光栅可以被移位$Λ/2$的第二时间延迟TG激发抵消。这种超快X射线快门的最终速度极限是从TG实验中的热和声动力学的详细分析中推断出来的。
2017-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Quantitatively Predicting Modal Thermal Conductivity of Nanocrystalline Si by full band Monte Carlo simulations
纳米晶硅的热输运特性对热电材料的应用具有重要意义。更好地理解纳米晶硅的模态热导率将有助于提高热电效率。本文采用全频声子色散的减方差蒙特卡罗模拟研究了纳米晶硅的模式热导率。重要的是，声子模式传输通过晶界的非晶Si界面模拟计算的模式分辨原子格林函数方法。在很宽的晶粒尺寸范围内，预测的纳米晶硅的热导率与体硅的热导率之比与实验测量值吻合得很好。当晶粒尺寸从550 nm减小到10 nm时，纳米晶Si的热导率从54%减小到3%，平均自由程大于晶粒尺寸的声子的贡献从30%增加到96%.研究表明，基于模式分辨原子格林函数方法的声子模式传输的全带蒙特卡罗模拟可以捕捉到复杂纳米结构中的声子输运图像，从而为设计高性能硅基热电器件提供指导。
2021-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Negative thermal expansion and local lattice distortion in the (Sc1-xTix)F3 and related solid solutions
负热膨胀（NTE）是一种不常见的但对控制热膨胀非常重要的性质。在本研究中，化学改性是利用工程可控的热膨胀立方NTE氟化钪。在Sc_（1-x）M_xF_3（M = Ti，Al和Ga）中获得了一个宽的热膨胀系数窗口（CTE = -1.51 ~ -3.4 10 ^-6 K-1，300-800 K）。高能同步辐射X射线粉末衍射分析表明，（Sc_（1-x）Ti_x）F_3的长程结构符合立方Pm-3 m对称性。采用对分布函数（PDF）方法对同步辐射X射线全散射进行了分析，研究了局域晶格畸变。结果表明，非平衡效应的减弱与晶格局部畸变密切相关。基于耦合转动模型，我们推测这种局域畸变可能会抑制F原子的横向振动，从而降低NTE。本文的工作为开骨架固体中可控NTE的设计提供了可能的参考。
2016-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Predicting Crystal Structures and Ionic Conductivities in Li$_{3}$YCl$_{6-x}$Br$_{x}$ Halide Solid Electrolytes Using a Fine-Tuned Machine Learning Interatomic Potential
Université de Bordeaux, CNRS, Bordeaux INP, ICMCB（波尔多大学，法国国家科学研究中心，波尔多国立高等电子、计算机、电信与无线电通信学院，材料化学与分子物理研究所）；Réseau sur le Stockage Electrochimique de l’Energie (RS2E), CNRS FR 3459（电化学储能网络（RS2E），法国国家科学研究中心）
本研究通过微调CHGNet模型，预测Li$_{3}$YCl$_{6-x}$Br$_{x}$固态电解质的晶体结构和离子导电性，展示其在复杂固态电解质建模中的有效性。
2026-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Adsorption-induced surface normal relaxation of a solid adsorbent
我们研究了气体在固体可变形吸附剂的平坦表面上的吸附，同时考虑到热波动，并详细分析了热波动对吸附剂变形的影响。本文导出了吸附粒子双态系统两态共存的条件。我们建立了由热涨落引起的吸附诱导表面法向弛豫的具体性质。在抛物近似和一般情况下，导出了该系统两个稳定状态之间的平均跃迁时间。
2016-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Deep learning-driven evaluation and prediction of ion-doped NASICON materials for enhanced solid-state battery performance
该研究利用基于大量实验数据训练的 CNN 预测离子掺杂 NASICON 材料性能，并通过三种材料的合成验证，建立连接理论预测与实验的材料设计框架。
2024-09-09 cond-mat.mtrl-sci
High-performance solid-state electrochemical thermal switches with earth-abundant cerium oxide
本文提出以地球丰产的CeO2薄膜结合YSZ固体电解质构建固态电化学热开关，通过还原/氧化循环实现κ在2.2与12.5 W/mK间可逆切换，通断比达5.8，显著提升热开关性能。
2024-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Generalizability of Graph Neural Network Force Fields for Predicting Solid-State Properties
Stanford University（斯坦福大学）
本文研究了基于图神经网络的机器学习力场在预测未见过的固态性质（如声子态密度和空位迁移）时的泛化能力，并提出了一套评估MLFF性能的基准测试与工作流。
2024-12-21 cond-mat.mtrl-sci cs.LG cs.NA
Energetics of thermal inactivation of excitonically-induced defect formation in rare-gas solids
通过拟合在同步辐射选择性光激发下测量的缺陷形成速率与温度的关系，得到了稀有气体固体中激子诱导缺陷形成的热失活热力学参数。
2007-11-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Thermal vacancy formation energies of random solid solutions
空位机制在密排无序合金有序化过程中的原子迁移中起主导作用。然而，随机固溶体的热空位形成能（VFE）的计算通常是繁琐的，由于难以考虑各种局部原子环境。在这里，我们提出了一个透明的方法，结合相干势近似和超胞局域集团展开研究随机固溶体的VFE。利用该方法研究了温度、应变和磁场对无规Al-FePt合金VFE的影响。结果表明，平均VFE随温度的升高而增大，在（001）面内拉伸和压缩应变下减小，磁激励可以进一步减小VFE。通过讨论VFE对局部原子环境和内部整体键强度的依赖性来解释这些效应。
2017-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Predicting Compressive Strength of Consolidated Molecular Solids Using Computer Vision and Deep Learning
我们探索了计算机视觉和机器学习（ML）技术在基于SEM图像预测材料性能（例如抗压强度）方面的应用。我们表明，这是可能的训练ML模型来预测材料性能的基础上，单独的SEM图像，证明了这种能力的预测单轴压缩峰值应力的巩固分子固体样品的现实世界的问题。我们基于图像的ML方法将平均绝对百分比误差（MAPE）平均降低了24%，超过了代表当前实践状态的基线（即，领域专家的分析和相关性）。我们比较了两种互补的方法来解决这个问题：（1）传统的ML方法，随机森林（RF），使用最先进的计算机视觉特征;（2）端到端的深度学习（DL）方法，从原始图像中自动学习特征。我们证明了这些方法的互补性，表明RF在许多现实世界的科学应用中的“小数据”制度中表现最好（比DL低24%的RMSE），而DL在“大数据”制度中超过RF，其中有丰富的训练样本（比RF低24%的RMSE）。最后，我们证明了使用机器学习技术训练的模型能够发现和利用领域专家以前未充分利用的信息晶体属性。
2020-02-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
High-pressure synthesis of rock salt LiMeO2-ZnO (Me = Fe3+, Ti3+) solid solutions
在7.7GPa和1350-1450 K下，通过ZnO与LiMeO 2复合氧化物的固相反应，合成了具有岩盐晶体结构的亚稳LiMeO 2-ZnO（Me = Fe 3+，Ti 3+）固溶体。用同步辐射X射线衍射研究了回收样品的结构、相组成、热稳定性和热膨胀性。在环境压力下，岩盐LiMeO 2-ZnO固溶体取决于组成在高达670-800 K下是动力学稳定的。
2011-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning-Guided Discovery of Temperature-Induced Solid-Solid Phase Transitions in Inorganic Materials
提出一种具有不确定性感知的机器学习引导框架，结合密度泛函理论与图神经网络高通量预测无机晶体温度诱导相变，发现超2000种潜在相变及多种热开关材料，为功能性相变材料发现提供可扩展路径。
2025-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Comparing the performance of LDA and GGA functionals in predicting the lattice thermal conductivity of semiconductor materials: the case of AlAs
在这篇文章中，我们评估了两种不同的交换相关泛函在体半导体晶格热导率的第一性原理预测中的性能，即局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）的Perdew-Burke-Ernzerhof实现。这两个泛函示出与实验测量结果吻合良好。这两个泛函之间的一致性似乎有点令人惊讶，因为已知LDA会过度结合，而GGA会软化原子间的键。这些特征应该会极大地影响晶格热导率的第一性原理预测所必需的系统原子间力常数的值。在这项研究中，我们表明，这种近似引入的错误往往会抵消自己。在LDA的情况下，过结合产生更大的绝对三阶IFC，这往往会增加三声子散射率。另一方面，更大的绝对二阶IFC导致更大的声光声子带隙，这又降低了三声子散射的可用相空间，补偿了由于更硬的IFC而导致的散射率的增加。
2018-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Effects in Thermal Conductivity of Solid Krypton - Methane Solutions
本文通过测量固态Kr1_c（CH_4）_c溶液（c = 0.05-0.75）在2 - 40 K温度范围内的热导率，研究了量子转子与晶体环境的动力学相互作用。溶液的热阻主要取决于声子与核自旋I=1（T-物种的核自旋）的CH 4分子的共振散射。发现核自旋转换对热导率k（T）的温度依赖性的影响：在k（T）上有一个明确定义的最小值，其温度位置取决于CH 4浓度。结果表明，各向异性分子场并不随甲烷浓度单调增加。在c > 0.5时，观察到相邻转子的相互定向布置中的补偿效应。在考虑声子平均自由程下限的Debye热导模型下，描述了Kr1_c（CH 4）_c的温度依赖性，热阻的反常温度依赖性反映了声子-转动耦合随温度的演化.当甲烷分子的转动特征由低温量子转动转变为高温经典转动时，它会显著增加。此外，热导率的跳跃（急剧增加的k（T）在一个狭窄的温度范围内）被观察到，其位置从9.7 K变化到8.4 K时，CH 4浓度从0.25到0.45。
2003-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Lattice thermal conductivity decomposition: Peierls vs. non-Peierls contributions
University of Missouri（密苏里大学）
本文比较了经典晶格热导率的格林-库波方法与二次热流分量及常用佩尔尔斯热流的计算结果，并评估了弛豫时间近似下的热导率。研究了三种晶体系统：固态氩、交替质量模型的固态氩和α-石英。所有材料的热导率计算结果在二次和佩尔尔斯热流下仅略有差异。在α-石英中，光学声子对热导率的贡献超过了声学模式。弛豫时间近似在所有三种系统中系统性地低估了热导率。
2026-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Transfer in Amorphous Superionic Systems
使用直接原子模拟，振动散射的时间尺度的特点，然后在一个示例系统Li 2S从其非晶态固体状态，其部分固体部分液体和液体状态的性质和定量的重量的热激发进行了研究。对于300 K下的非晶态固体状态，振动散射时间范围为几飞秒到几皮秒。结果表明，扩散子和扩散子都是主要的热载体，对总热导率的贡献很大。由于温度的升高，振动之间以及振动与自由离子流之间的散射增强，将导致散射时间尺度和声振动热导率的大幅度减小，即，0.8 W/mK至0.56 W/mK。在后一种状态下，由于维里项和自由离子流之间通常被忽略的互相关，对流贡献的热导率增加到总热导率的一半。振动散射时间可以大到~ 1.5皮秒，并且振动电导率降低到仍然显著的0.42 W/mK，突出了在1100 K下液体Li 2S中声学横向和纵向振动的意想不到的作用。在相同的温度下，对流传热超过0.63 W/mK。我们的研究提供了一个基本的理解，在发挥热激发在非晶材料从固体到液体。
2020-06-03 cond-mat.mtrl-sci
