DFT-continuum characterization of third-order elasticity of sI methane hydrates under pressure
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Notice bibliographique
Résumé
Abstract Methane gas hydrates (GHs) are polyhedral crystalline guest-host materials found under high pressure and low-temperature conditions, which can serve as an energy source. Previous work on methane GH material physics was limited to simple linear models, which only involves second-order elasticity. However, this is not fully suited to high-stress load conditions in technological applications and fundamental material physics. For other material systems, it has been demonstrated that third-order elasticity and pressure derivatives of second-order elasticity have a strong and hence significant correlation. To narrow a critical theory-simulation gap in gas hydrates materials research, in this work we expand prior work from second-order elastic constants (SOECs) to third-order elastic constants (TOECs). By using the open-source Python tool Elastic3rd and the DFT calculation software Vienna Ab initio Simulation Package (VASP), we found that the non-linear fitting involving TOECs gave a better overall prediction and a smaller root-mean-square deviation on pressure-strain evaluation when compared with linear fitting. In addition, the non-linear fitting provides robust results on the piezo-effect on the shear constant C 44 and the ductile-to-brittle transition (P = −0.5 GPa). These results are not achievable from previous work based on a linear model and these findings prove that non-linear models, including TOECs, are needed under high pressures. In addition, this research includes a detailed analysis of the calculation of TOECs and mechanical properties to study pressure stability limits and ductile-brittle transitions. Together the results, findings, and analyses from this work are a novel and significant contribution to the material physics knowledge of gas hydrates and hydrogen-bonded crystalline materials.
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Prédiction distillée sur la base complète
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle