石墨烯具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)材料的物理及力學(xué)性能,且二者完美統(tǒng)一,是理想的增強(qiáng)體材料,已證明其作為增強(qiáng)體能夠大幅提升復(fù)合材料性能。石墨烯/Al復(fù)合材料具備高比強(qiáng)度、優(yōu)異延展性及良好機(jī)加性能,其較于傳統(tǒng)Al基復(fù)合材料性能有顯著改善。目前石墨烯/Al復(fù)合材料的試驗(yàn)研究主要在組織表征與性能研究等領(lǐng)域,而對復(fù)合材料結(jié)合的重點(diǎn)—界面結(jié)合機(jī)制的研究受石墨烯特點(diǎn)及設(shè)備因素制約。第一性原理在復(fù)合材料界面結(jié)合、成鍵類型、界面電子結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域研究不受材料和儀器限制,彌補(bǔ)了試驗(yàn)的不足。本文采用第一性原理研究了石墨烯/Al復(fù)合材料相界面的界面穩(wěn)定性、能量大小、電子結(jié)構(gòu)。石墨烯/Al復(fù)合材料存在石墨烯、Al、Si及4H-SiC相。對多層石墨烯的能量計(jì)算結(jié)果表明:雙層石墨烯以AB型堆垛順序排列、三層石墨烯以ABA型堆垛順序排列的總能量較低。對石墨烯的單空位缺陷、雙空位缺陷及拓?fù)淙毕萑N缺陷的能量討論,缺陷類型為拓?fù)淙毕輹r(shí),缺陷形成能最小;缺陷的引入能夠提高石墨烯的非金屬性,同時(shí)缺陷對石墨烯起到釘扎作用。對石墨烯/Al復(fù)合材料的Al、Si、4H-SiC相的多個(gè)低指數(shù)表面的表面能計(jì)算結(jié)果表明,表面能最低的表面分別是Al（11... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 石墨烯的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 石墨烯性質(zhì)及應(yīng)用
        1.2.2 石墨烯缺陷
    1.3 石墨烯/金屬基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 石墨烯/Mg基復(fù)合材料
        1.3.2 石墨烯/Cu基復(fù)合材料
        1.3.3 石墨烯/Al基復(fù)合材料
    1.4 第一性原理及在復(fù)合材料界面中的應(yīng)用
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第2章 理論計(jì)算方法
    2.1 密度泛函理論
        2.1.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.2 Kohn-Sham方程
        2.1.3 局域密度近似和廣義梯度近似
    2.2 贗勢和平面波基組
    2.3 k點(diǎn)取樣
    2.4 CASTEP計(jì)算軟件簡介
第3章 石墨烯/Al復(fù)合材料組成相塊體及表面性質(zhì)
    3.1 石墨烯性質(zhì)
        3.1.1 理想石墨烯性質(zhì)
        3.1.2 含缺陷石墨烯性質(zhì)
    3.2 Al塊體及表面性質(zhì)
        3.2.1 塊體模型建立與參數(shù)
        3.2.2 結(jié)構(gòu)分析
        3.2.3 表面模型計(jì)算與討論
    3.3 Si塊體及表面性質(zhì)
        3.3.1 塊體模型建立與參數(shù)
        3.3.2 結(jié)構(gòu)分析
        3.3.3 表面模型計(jì)算與討論
    3.4 4H-SiC塊體及表面性質(zhì)
        3.4.1 塊體模型建立與參數(shù)
        3.4.2 結(jié)構(gòu)分析
        3.4.3 表面模型計(jì)算與結(jié)果
    3.5 本章小結(jié)
第4章 Mg、Si對Al/石墨烯/Al界面性質(zhì)的影響
    4.1 Al/石墨烯/Al界面
        4.1.1 Al/單層石墨烯/Al界面
        4.1.2 Al/雙層石墨烯/Al界面
        4.1.3 Al/缺陷石墨烯/Al界面
    4.2 摻雜不同濃度Si的Al/石墨烯/Al界面
        4.2.1 摻雜不同濃度Si的Al/單層石墨烯/Al界面
        4.2.2 摻雜不同濃度Si的Al/雙層石墨烯/Al界面
    4.3 摻雜不同濃度Mg的Al/石墨烯/Al界面
        4.3.1 摻雜不同濃度Mg的Al/單層石墨烯/Al界面
        4.3.2 摻雜不同濃度Mg的Al/雙層石墨烯/Al界面
    4.4 計(jì)算結(jié)果與討論
    4.5 本章小結(jié)
第5章 石墨烯/Al-20Si中石墨烯與Si及SiC界面性質(zhì)
    5.1 Si/單層石墨烯/Si界面
        5.1.1 構(gòu)建界面模型及參數(shù)
        5.1.2 結(jié)構(gòu)分析
        5.1.3 界面成鍵及電子結(jié)構(gòu)
    5.2 4H-SiC/單層石墨烯/4H-SiC界面
        5.2.1 構(gòu)建界面模型及參數(shù)
        5.2.2 結(jié)構(gòu)分析
        5.2.3 界面成鍵及電子結(jié)構(gòu)
    5.3 Al/石墨烯/Si界面
        5.3.1 Al/單層石墨烯/Si界面
        5.3.2 Al/缺陷石墨烯/Si界面
    5.4 計(jì)算結(jié)果與討論
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3151348