模拟计算压力对高岭石结构与力学性能的影响

摘要

基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了不同静水压力下高岭石的电子结构和力学性能。结果表明:高岭石的禁带宽度随着压力的增加逐步增大,其原因在于压力下体系的导带底向高能区移动;压力下高岭石片层之间的距离变小以及Si-O键和Al-O键键长变短导致了高岭石超晶胞的体积减小,同时高岭石晶体由三斜晶系向单斜晶系转变,发生了塑性形变;高岭石晶体的刚性和抵御塑性变形的能力随着压力的增加而增大,在0.6 GPa时体系的Poisson比最小且Al-O键键长达到了最小,表明此压力下高岭石晶体的横向变形最小,结构最为稳定,0.6 GPa压力下高岭石独特的力学性能主要与Al-O键的键长有关。