人工晶体学报

作者：杜伊凡, 刘劲松, 姜萍, 任龙军

单位：1.集美工业职业学院智能控制产业系，厦门 361022；2.厦门信息学校智联机电部，厦门 361009；3.皖江工学院马鞍山市汽车冲压模具先进设计工程技术研究中心，马鞍山 243031

关键词：SiC纳米声子异质结,力学性能,分子动力学,随机森林,机器学习,

基金：福建省职业教育研究项目(ZB2023037);马鞍山市工程技术研究中心开放基金(QMSG202504)

为系统研究温度与孔隙几何对SiC纳米声子异质结（NHs）力学性能的耦合影响，本研究采用分子动力学模拟结合随机森林机器学习方法，分析了在50～500 K温度范围内、具有不同矩形声子晶体孔径及长宽比、并分别沿armchair和zigzag晶向构建界面的SiC NHs在单轴拉伸下的断裂行为。结果表明：随着温度升高，SiC NHs的断裂强度与断裂应变分别下降20%～32%和26%～35%；矩形声子孔沿拉伸方向的孔长是控制断裂强度的主导几何参数，具有armchair界面的SiC NHs的断裂强度整体较zigzag界面的提高15%～20%，大孔径声子孔会显著加剧局部应力集中与热软化效应。基于分子动力学模拟数据构建的随机森林模型在SiC NHs断裂性能预测中具有较高精度（R2=0.99），计算效率比分子动力学拉伸模拟提升约600倍，可为SiC纳米器件中SiC NHs的可控制备与力学性能设计提供理论支撑与快速预测工具。

来源：2026年第2期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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