Теоретическое прогнозирование механических и тепловых свойств перспективного теплозащитного материала: Y4Al2O9

Механические и тепловые свойства Y4Al2O9 были спрогнозированы с использованием комбинации первопринципных расчётов и теории химической связи (CBT). С помощью расчётов в рамках теории функционала плотности (DFT) были определены структурные, механические и тепловые свойства, а полученные результаты подтверждены теорией химической связи. На основе рассчитанной равновесной кристаллической структуры выявлен неоднородный характер химической связи: связи Al–O прочнее связей Y–O. Низкие значения упругих констант второго порядка c44, c55 и c66 свидетельствуют о низком сопротивлении сдвиговой деформации. Низкое отношение G/B указывает на то, что Y4Al2O9 является керамикой, устойчивой к повреждениям. Y4Al2O9 проявляет анизотропное упругое поведение, о чём свидетельствует зависимость модуля Юнга от направления. По рассчитанным упругим модулям твёрдость материала спрогнозирована равной 10.2 GPa. Рассчитанный с помощью теории химической связи коэффициент теплового расширения (TEC) составляет 7.51×10−6 K−1. Кроме того, минимальная теплопроводность Y4Al2O9 оценивается в 1.13 W·m−1·K−1, а теплопроводность уменьшается с температурой по закону 1305.6/T.