First-principles insights into atomic oxygen diffusion inside polyhedral oligomeric silsesquioxane cages
First-principles insights into atomic oxygen diffusion inside polyhedral oligomeric silsesquioxane cages
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多面体低聚倍半硅氧烷笼内原子氧扩散的第一性原理见解
DOI：
10.1016/j.commatsci.2020.110007
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发表时间：
2021
影响因子：
3.3
通讯作者：
Lixin Song
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Haogeng Li;Lingnan Wu;Yuzhi Zhang;Hongyu Gu;Lixin Song
原子氧侵蚀是航天器外部聚合物的重大威胁。多面体低聚硅氧烷（POSS）是一种很有潜力的抗AO扩散侵蚀材料，但缺乏应用支撑的机理研究。在本研究中，我们使用第一性原理计算研究了基于两种名义水合POSS的机制，即T8 （Si8O12H8）和T10 （Si10O15H10）。结果表明，AO在POSS内部扩散的最小能量路径（MEP）是邻接边缘路径而不是中心路径。我们还发现阻碍AO在POSS内部扩散运动的能量势垒来源于POSS的结构畸变，其与Si-O键长度负相关，与结构致密度正相关。因此，更紧凑的POSS结构和更短的Si-O键长有望获得更好的抗AO扩散性能。
Atomic oxygen erosion is a significant threat to exterior spacecraft polymers. Polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) is a potential kind of material in resisting AO diffusion erosion, but lack of mechanism studies for application supports. In this research, we used the first-principles calculations to investigate the mechanism based on two types of nominally hydrated POSS named T8 (Si8O12H8) and T10 (Si10O15H10). According to the results, we found that the minimum energy path (MEP) of AO diffusing inside POSS is the adjacent-edge-path rather than the center-path. We also found the energy barriers that hinder the diffusion motion of AO inside POSS are originated from the structural distortion of POSS, which are negatively correlated to Si-O bond length and positively correlated to structural compactness. Thus, compacter POSS structures with shorter Si-O bond length are expected to give better AO diffusion resistance properties.
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影响因子：
9.4
作者：
Verker, R.;Grossman, E.;Eliaz, N.
通讯作者：
Eliaz, N.
影响因子：
9.5
作者：
Rahmani, Farzin;Nouranian, Sasan;Al-Ostaz, Ahmed
通讯作者：
Al-Ostaz, Ahmed
影响因子：
3.7
作者：
Kresse, G;Furthmuller, J
通讯作者：
Furthmuller, J
DOI：
10.1002/(sici)1099-0682(199907)1999:7
发表时间：
1999-07
影响因子：
2.3
作者：
D. Gudat;Volker Bajorat;Stefan Häp;M. Nieger;G. Schröder
通讯作者：
D. Gudat;Volker Bajorat;Stefan Häp;M. Nieger;G. Schröder
影响因子：
9.5
作者：
M. Tagawa;K. Yokota;K. Kishida;A. Okamoto;T. Minton
通讯作者：
M. Tagawa;K. Yokota;K. Kishida;A. Okamoto;T. Minton