体育器材中碳纤维材料的密度泛函理论研究

作者：孙玲玲; 赵建飞; 潘意坤; 李安琪; 罗强

来源：分子科学学报, 2018, 34(02): 127-133.

DOI：10.13563/j.cnki.jmolsci.2018.02.005

• 碳纤维
• 弹性模量
• 掺杂
• 密度泛函理论

基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了掺杂对碳纤维性质影响的微观机理.对碳纤维掺杂结构、电子性质及弹性模量进行分析,得出如下结论:Ⅰ型掺杂时碳纤维的形成能范围在4.7920.03eV,Ⅱ型掺杂时的形成能在4.3122.36eV.2种掺杂模型掺杂后结构未见明显变化,只是键长与层间距发生变化,由范德华力作用耦合C原子与不同原子半径的原子相互作用所导致.Ⅰ型Mg掺杂碳纤维后a方向的模量增加了2 833.11Gpa,Ⅱ型Mg掺杂时提升2 436.03GPa,Ⅰ型Al掺杂碳纤维后a方向的模量增加了1 624.86Gpa,弹性模量增长非常明显.对弹性模量明显增长的掺杂模型进行电子态密度分析,结果表明Al,Mg掺杂碳纤维结构在高弹性模量要求下更加稳定.由此可得,碳纤维材料中掺杂Al和Mg可以提高碳纤维材料弹性性能.

• 单位
  油气藏地质及开发工程国家重点实验室; 西南石油大学