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摘要随着科技的发展和进步，尤其在量子力学理论方面的重大突破，科研工作者们可以 借助高性能的计算机设备来完成一些之前无法完成的科学计算。例如，科学家们可以使 用现代的数学方法来求解复杂的薛定谔方程，来得到目标体系的某些性质。由此以来， 为了得到符合预期性能的材料，科研工作者们可以使用这种方法先对材料进行初步地筛 选，再从中选取符合条件的材料进行进一步验证。实践证明，这种方法可以大大地节省 人力物力，提高效率，降低成本。本论文主旨在于介绍如何使用第一性原理进行计算， 对一种新型吸波材料 MXene/MFe2O4 进行性能研究，通过对于结果的研究讨论，进行进一 步的性能改良，希望能得到符合使用者的理想材料。从长远的角度来看，吸波材料的性 能提升可以从一定程度上缓解目前的资源危机。 66293
毕业论文关键字： 量子力学；吸波材料；第一性原理
Abstract With the development and breakthrough of science and technology, especially in the field of quantum mechanics theory, researchers can use high-performance computer equipment to complete some of the scientific computing which can’t be completed before. For example, scientists can use modern mathematical methods to solve the complex Schrodinger equation, to obtain some properties of the target system. Since then, in order to get the expected performance of the material, researchers can use this method for the first screening of materials, and then select the qualified materials for further verification. Practice has proved that this method can greatly save manpower and material resources, improve efficiency and reduce costs. The purpose of this thesis is to introduce how to calculate using the first principle of a new type of absorption material MXene/MFe2O4 performance research, through the research for the further improvement of the performance, hoping to get in line with the user's ideal material. From a long-term point of view, the performance improvement of absorbing materials can alleviate the current resource crisis to some extent.
Keywords: Quantum mechanics；wave absorbing material；first principles
引言 .5
1 绪论 .6
1.2 吸波材料的研究趋势 6
1.1.1 材料组成复合化 6
1.1.2 材料结构低维化 6
1.1.3 设计理念智能化 6
2 新型二维材料 Mxene 7
2.1 Mxene 材料的研究进展 .8
2.2 Mxene 的制备 8
2.3 Mxene 的结构 ..11
2.4 Mxene 的插层和分层 ..13
2.5 MXene 的物理性能 .13
2.5.1 物理稳定性 13
2.5.2 力学性能 ..13
2.5.3 电子特性 ..14
2.5.4 磁特性 .14
2.5.5 其他性能 ..14
2.6 Mxene 的应用及展望 ..15
2.6.1 储能领域 ..15
2.6.2 吸附领域 ..16
2.6.3 电极应用领域 .16
2.6.4 复合材料领域 .17
3 计算方法 ..18
3.1 密度泛函理论 ..18
3.2 第一性原理 .19
3.2.1 Hohenberg-Kohn 理论 20
3.2.2 Kohn-Sham 方程 ..23
3.2.3 Thomas-Fermi-Dirac 近似 ..24
3.3 密度泛函理论的应用 ..24
3.4 软件介绍 24
4 Ti3C2 的第一性原理计算 .26
4.1 计算模型的建立 26
4.2 结构优化及设置 27
4.3 数据结果分析 ..32
4.3.1 晶体结构 ..32
4.3.3 分态密度 ..36
致 谢 .38
引言
随着现代科学技术的发展 ,人们在享用各种技术带来的便利的同时,也要面临随之带 来的许多负面影响。二十一世纪，是互联网的时代，各大知名互联网巨头已经将业务发 展到了人们生活的各个方面,同时也涉及了很多新兴行业和领域：大数据、云计算、分布 式处理已经被认为是现今互联网技术的代名词。更高速的光纤通讯以及无线通讯协议的 制定使得互联网的高速发展具备了可能性,而电磁波又是各种通讯方式传输的基本信号, 从某种意义上,当今便利的生活方式离不开电磁波。近几年,吉赫兹频率逐渐成为了主流 的传输标准,由于网速的成倍提升,人们可以在移动设备上完成许多以前无法完成的操 作。