1. 本选题研究的目的及意义
碳材料作为一类重要的功能材料和结构材料，在能源、电子、航空航天等领域展现出巨大的应用潜力。
其优异的性能源于其独特的原子结构和化学键特性。
其中，碳原子的结合方式和电子结构直接决定了碳材料的机械强度、导电性、热稳定性等关键性能。
2. 本选题国内外研究状况综述
碳材料的结合性能和电性能一直是材料科学领域的热点研究课题。
近年来，随着计算材料学的快速发展，第一性原理计算方法作为一种强大的研究工具，被广泛应用于碳材料的研究中，取得了一系列重要进展。
1. 国内研究现状
3. 本选题研究的主要内容及写作提纲
本研究将采用第一性原理计算方法，以密度泛函理论为基础，结合相关软件工具，对不同类型碳材料的结合性能和电性能进行系统研究。
具体研究内容包括：1.构建不同类型碳材料的结构模型，包括石墨烯、碳纳米管、金刚石等，并对其进行几何优化，得到稳定的结构。
2.计算不同碳材料的结合能、弹性模量、泊松比等力学参数，分析其结构稳定性和力学性能差异的原因。
4. 研究的方法与步骤
本研究将采用理论计算与模拟相结合的研究方法，利用第一性原理计算软件包（如VASP、QuantumESPRESSO等）进行计算模拟，并结合相关数据分析软件对计算结果进行分析和处理。
具体步骤如下：1.理论学习阶段：学习掌握密度泛函理论、固体物理、材料科学等相关理论知识，以及第一性原理计算软件的使用方法。
2.模型构建和计算参数设置阶段：根据研究目标，构建不同类型碳材料的结构模型，并设置合理的计算参数，例如交换关联泛函、k点取样、截断能等，以保证计算结果的准确性和可靠性。
5. 研究的创新点
本研究的创新点在于：1.系统性：本研究将系统地研究不同类型碳材料的结合性能和电性能，并分析其结构与性能之间的关系，为碳材料的设计和开发提供更为全面的理论依据。
2.深入性：本研究将利用第一性原理计算方法，从原子尺度深入理解碳材料的结合机制和电子结构，揭示其宏观性能的起源，并探究缺陷、掺杂、尺寸效应等因素对其影响规律。
3.预测性：本研究将结合理论计算和模拟，预测新型高性能碳材料的结构和性能，为实验合成提供理论指导。
6. 计划与进度安排
第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。
第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲
第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文
7. 参考文献（20个中文5个英文）
1. 张乐, 孟祥建, 崔宝等. 石墨烯增强铝基复合材料界面结合性能及力学性能的第一性原理研究[J]. 材料导报, 2021, 35(21): 17394-17400.
2. 李志伟, 王进, 张志勇等. 基于第一性原理计算的Ti3C2Tx MXene的结构与电性能研究[J]. 功能材料, 2020, 51(06): 6061-6066.
3. 刘金龙, 杨华明, 郑家文等. 石墨烯纳米带边缘修饰对锂离子电池性能影响的第一性原理研究[J]. 物理化学学报, 2019, 35(04): 426-432.
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