空位缺陷六方氮化硼准静态应变断裂动力学的原子尺度机制研究及其力学性能启示

来自研究团队通过分子动力学模拟，系统探究准静态应变(QSS)下空位缺陷与手性结构对六方氮化硼(h-BN)纳米片/管断裂行为的影响。研究发现armchair构型展现更高杨氏模量与弹性极限，而zigzag构型刚性降低27%且原子迁移率升高5%。该研究为高机械性能h-BN纳米器件设计提供关键理论依据。

　　

通过原子尺度模拟方法，研究人员深入揭示了准静态应变(QSS)作用下含空位缺陷的六方氮化硼(hexagonal boron nitride, h-BN)纳米结构的断裂动力学机制。采用扩展Tersoff势函数描述原子间相互作用，系统比较了armchair和zigzag两种手性构型的纳米片与纳米管在应变过程中的力学响应。研究通过分析均方位移(MSD)和扩散系数等参数，发现armchair结构具有更优异的机械性能，其杨氏模量(Young's modulus)和弹性极限均显著高于zigzag结构。值得注意的是，空位缺陷的存在会显著提升键断裂和裂纹扩展过程中的局部温度。对缺陷管状结构的进一步分析表明，在QSS作用下，zigzag构型比armchair构型的刚性降低27%，原子迁移率增加5%。这些发现为设计具有高机械稳定性的h-BN基纳米器件提供了重要理论指导。