負泊松比材料具有反常的力學性能,在單軸壓縮(拉伸)時發(fā)生橫向收縮(膨脹),通常具有良好的抗斷裂性、抗剪切能力和能量吸收能力。由于其優(yōu)異的力學性能,負泊松比材料在航空航天、醫(yī)療設備、國防工程等領域有著廣泛的應用前景。目前工業(yè)界廣泛使用的是人造負泊松比材料。但人造泊松比材料生產(chǎn)成本高,基本都是通過結(jié)構(gòu)設計實現(xiàn)負泊松比效應,難以賦予材料良好的電學性質(zhì),并且制作成本較高,成為負泊松比材料從實驗室走向工業(yè)化的瓶頸。因此科研人員非常關(guān)注天然負泊松比材料的研究,希望發(fā)現(xiàn)更多天然負泊松比材料,尤其是具有優(yōu)良電學性質(zhì)的負泊松比材料,推動負泊松比功能性材料的發(fā)展。但是目前已被發(fā)現(xiàn)的天然負泊松比材料較少,難以滿足相關(guān)行業(yè)的需求。傳統(tǒng)的研究材料泊松效應的方法通過實驗測量或者高通量計算的方式進行篩選,這會耗費大量的人力成本和時間成本。機器學習算法與理論計算的結(jié)合可以大大加快材料泊松效應的研究速度。通過學習已計算出的材料的泊松比,構(gòu)建出模型對大量其他材料的泊松比進行精確預測,從而可以快速篩選出具有負泊松比效應的材料,并重點研究其中的半導體材料。本論文利用已有材料的泊松比值,通過機器學習構(gòu)建了預測材料泊松比值的回歸模...

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1外力拉伸的具有(a)正泊松比；(b)負泊松比性能的簡易模型

半導體材料的泊松效應及其機器學習研究2多胞結(jié)構(gòu)的負泊松比材料同樣有出色的表現(xiàn)，其疏松多孔的材料結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生較大的變形，能夠減緩震動，是吸收能量的理想材料。生物界種啄木鳥的頭骨就是多胞元結(jié)構(gòu)，保護啄木鳥的大腦在劇烈震動的時候不受傷害[10]。作為一種超材料，負泊松比材料的研究對于軍....

圖1-2(a)負泊松比剛性球面心立方結(jié)構(gòu)[21]，(b)展示了二維黑磷y方向的褶皺結(jié)構(gòu)和二維黑磷的俯視圖

半導體材料的泊松效應及其機器學習研究3二維材料晶體被接連報道。2014年，Jin-WuJiang等通過第一性原理計算，從理論上預測二維黑磷材料存在負泊松比效應[23]，圖1-2(b)展示了二維黑磷的俯視圖及其y方向的褶皺結(jié)構(gòu)。該理論于2016年由普渡大學的Yu-ChenDu等人通....

圖1-3機器學習在材料科學中應用的一般流程

半導體材料的泊松效應及其機器學習研究5開發(fā)數(shù)據(jù)庫(COD)[40]、基于理論模擬的開放量子材料數(shù)據(jù)庫(OQMD)[41]及材料發(fā)現(xiàn)的自動流程等數(shù)據(jù)庫，都為機器學習與材料科學研究的結(jié)合提供了基矗機器學習發(fā)展迅猛，已經(jīng)被廣泛應用于解決各種材料科學問題。樣本建立，模型構(gòu)建和模型評估是機....

圖2-1為Kohn-Sham方程對定態(tài)多電子體系轉(zhuǎn)化處理的物理模型圖(a)多電子體系真實勢場；(b)轉(zhuǎn)

半導體材料的泊松效應及其機器學習研究11的大部分通過相同電子密度的無相互作用體系來計算；(2)非經(jīng)典的交換和相關(guān)作用，動能校正項，自相互作用折入交換相關(guān)泛函中；(3)電子相互作用中庫侖作用占據(jù)了主要部分，而交換相關(guān)是相對次要的。Kohn-Sham通過運用平均勢場的方法，巧妙地解決....

本文編號：4020128