11碳纳米管增强铝基复合材料电子理论研究.pdf

3 1 2 Π Π Π 2 ν - 1 第 56 卷 第 3 期 2007 年 3 月 物 　理 　学 　报 Vol. 56 ,No. 3 ,March ,2007 1000 3290 2007 56(03) 1581 04 ACTA PHYSICA SINICA 2007 Chin. Phys. Soc. 碳纳米管增强铝基复合材料电子理论研究 张国英 　张 　辉 　魏 　丹 　何君琦 (沈阳师范大学物理科学与技术学院 ,沈阳 　110034) (2006 年 7 月 28 日收到 ;2006 年 8 月 16 日收到修改稿) 3 　　采用自行开发计算机软件 ,建立了铝晶粒大角度重位点阵晶界模型及碳纳米管与铝金属的界面结构 ,利用递 归法计算了纳米碳管增强铝基复合材料的电子结构参数 (铝晶界 、铝与纳米管界面及纳米管的结构能 ,体系费米能 - 级等) . 计算结果表明 :Σ为 5 的晶界结构能最低 ,比较稳定 ;纳米碳管在铝晶粒的晶界处与铝形成的界面结构能较 低 ,复合材料中纳米碳管主要分布在铝晶粒的晶界处 ;铝提高纳米碳管的结构能 ,降低纳米碳管的稳定性 ,增强碳 管的物理化学活性 ,且管口处的碳原子稳定性较差 ,易与周围环境中的原子结合生成稳定结构. 关键词 : 电子结构 , 晶界 , 铝复合材料 , 纳米管 PACC: 7100 , 6170N , 8140 界面 (包括界面晶体学、界面反应动力学、界面结构 1 引 言 和性能等) 、复合材料力学模型和增强机理、复合材 料的加工工艺性能和复合材料的环境性能等. 纳米碳管由于具有独特的管状几何结构和优异 理论与实验研究表明 ,单壁纳米碳管具有导体 的物理化学性能 ,在纳米材料中占据极为重要的地 和半导体的性质 ,其物理化学性能与电子结构密切 位. 自 1991 年发现纳米碳管以来[1] ,物理学、化学、 相关 ,因此 ,研究其电子结构参量 ,对更好利用碳纳 材料学等学科的研究者对其开展了大量的探索性研 米管具有十分重要的意义. 关于纳米碳管的电子理 究工作. 单壁纳米管几何结构简单且性能稳定 ,既 论研究 , 目前的主要方法有 : PM3[3] 方法、密度泛