Effect of lattice distortion in high-entropy RE2Si2O7 and RE2SiO5 (RE=Ho, Er, Y, Yb, and Sc) on their thermal conductivity: Experimental and molecular dynamic simulation study

材料科学 热导率 分子动力学 格子(音乐) 热的 熵(时间箭头) 电导率 凝聚态物理 热力学 失真(音乐) 物理 复合材料 光电子学 量子力学 声学 放大器 CMOS芯片
作者
Xiangyang Liu,Peng Zhang,Muzhang Huang,Yi Han,Nan Xu,Yi Li,Zijian Zhang,Wei Pan,Chunlei Wan
出处
期刊:Journal of The European Ceramic Society [Elsevier BV]
卷期号:43 (14): 6407-6415 被引量:20
标识
DOI:10.1016/j.jeurceramsoc.2023.06.052
摘要

High-entropy materials are considered to be born with lattice distortion, which is still lack of comprehensive investigation in rare earth silicates to date. In this paper, we confirmed the existence of lattice distortions in high-entropy rare-earth silicates via experiments and molecular dynamic simulations. The effects of the lattice distortion on the thermophysical properties are elucidated. Simulation results indicate the lattice distortion is present in both cation and anion sublattice, leading to the compressing and stretching of atomic bond as well as fluctuation of atomic bond strength. Accordingly, lattice distortion in the Si and O sublattice is also verified by the Raman spectra. Furthermore, the thermal conductivity of high-entropy rare earth silicates remarkably reduces and exhibits glass-like behavior, which is confirmed by experiments in cooperation with molecular dynamic simulations. Simulation also reveals that the lifetimes and group velocities of vibrational modes are significantly reduced by lattice distortion, which result in the reduction of overall thermal conductivity of high-entropy rare-earth silicates.

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