作者：孙玲玲; 赵建飞; 潘意坤; 李安琪; 罗强碳纤维弹性模量掺杂密度泛函理论
摘要：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：工型掺杂时碳纤维的形成能范围在4．79～20．03eV，Ⅱ型掺杂时的形成能在4．31～22．36eV．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2833．11Gpa，Ⅱ型Mg掺杂时提升2436．03GPa，工型Al掺杂碳纤维后a方向的模量增加了1624．86Gpa，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A1，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．
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