掺杂对碳纳米管导电性影响的理论研究
由于独特的结构和优异的物理、化学、电学性质，碳纳米管被认为是制备高性能复合材料的理想增强体，其中Al基体和Cu基体碳纳米管复合材料具有耐腐蚀、低密度、易加工等特性，具有非常广阔的应用前景。研究表明，碳纳米管与Al和Cu浸润性差，影响了碳纳米管与Al和Cu接触界面的导电性。而掺杂能改善碳纳米管与金属接触界面的导电性。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理模拟研究了掺Fe碳纳米管对Al原子的吸附，掺B(N)碳纳米管对Cu原子的吸附以及含缺陷碳纳米管对Al原子的吸附。目前，与B(N)掺杂相比碳纳米管掺Fe的研究很少，并且Fe与碳纳米管功函数接近，相互之间的导电性较好，因此特别研究了掺Fe对碳纳米管导电性的影响。此外，本文还对含缺陷碳纳米管的Al吸附特性进行了研究。 吸附能、能带结构和电荷分布的计算结果表明：掺Fe后，Al与碳纳米管之间由物理吸附转变为化学吸附，并提高了碳纳米管与Al接触界面的导电性；掺N提高了Cu与碳纳米管之间的共价性键结合；掺B提高了Cu与碳纳米管之间的离子性键结合，并改善了碳纳米管与Cu接触界面的导电性。 51DB缺陷空位处吸附Al原子时，吸附能增大近三倍，但电荷转移量没有提高；拓扑缺陷七元环中心处吸附Al原子时，吸附能增加60%，电荷转移量提高45%。因此，拓扑缺陷可以改善碳纳米管与Al接触界面导电性。
碳纳米管;复合材料;离子掺杂;离子性键结合;导电性能;第一性原理
华北理工大学
硕士
机械工程
安立宝
2017
中文
TB332;TB303
62
2019-03-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）