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体育器材中碳纤维材料的密度泛函理论研究

更新时间:2018-01-18

【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:Ⅰ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.

【关键词】

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