碳纤维的电子性质

碳(C)纤维材料(Material)的电性质与碳纤维中电子的能带结构密切相关(related)，能带理论认为，碳纤维中的电子不再限制于个别的原子，而是在整个碳纤维内运动，称为共有化电子。在讨论共有化电子的运动状态时假定原子实处在其平衡位置（position )，而把偏离平衡位置（position )的影响(influence)看成微扰，对于理想晶体，原子规则排列成晶格，晶格具有周期性。

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  因而等效势场V(r)也应具有周期性。碳纤维生产传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。晶体中的电子就是在一个具有晶格周期性的等效势场中运动。

  电子只能存在于不同的能带区域，从内到外分别称为第
　　一、第
　　二、第三……布里渊区。碳纤维配件“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。在讨论碳(C)纤维的电学性质时，可以笼统地将能带分为价带和导带，价带和导带之间称为禁带，当禁带宽度不大于0eV时，碳纤维为导体；当禁带宽度大于0时，固体一般具有半导体（semiconductor）性质；当价带没有完全充满时，碳纤维具有空穴(Electron hole)导电性质。价带和导带可以对应于价键理论中的成键和反键轨道。
  金刚石的禁带宽度达5.47eV，具有极强的绝缘(insulated)能力，经过搀杂，可以在金刚石中产生一定量的载流子，从而实现金刚石的半导体（semiconductor）应用，这是目前CVD金刚石研究（research)领域的热门课题之一；在场致发射方面，金刚石也具有广泛(extensive)的应用前景。碳纤维配件“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
  
  石墨(化学式C )晶胞的倒格子空间，第一布里渊区边界及成键、反键轨道空间结构图，在二维六边形布里渊环的顶点上，成键和反键。轨道几乎重叠在共同，即使无缺陷结晶石墨也只有约40meV的能隙，缺陷与杂质一般总是提高碳(C)纤维中载流子的密度（单位:g/cm3或kg/m3)，同时会提高对电子的散射能力，因此碳纤维材料(Material)一般为导体并具有比较高的电阻(resistance)加热效应。