随着碳纳米管(CNTs)增强金属基复合材料(MMCs)研究的深入,利用掺杂、涂敷、电镀等方法对CNTs进行改性以改善复合材料界面的研究备受瞩目。在本论文中,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了掺杂硼(B)、氮(N)和硼氮(B,N)共掺杂对单壁开口的扶手椅型和锯齿型两种碳纳米管(CNTs)对金属镁(Mg)、铝(Al)的单原子和原子链的吸附的影响,分析了吸附位置、结合能、电子结构。此外把石墨烯片近似的看为大直径CNTs的外壁,模拟了其金属原子吸附和掺杂B(N)的效应。计算结果表明金属Mg原子在CNTs外壁表现为极弱吸附,结合能几乎为零;金属Al与CNTs之间有一定的结合能,但仍属于弱的化学吸附,这对CNTs增强轻金属Mg、Al复合材料不利。掺B、N后,与未掺杂单壁CNTs的金属原子吸附相比,CNTs的电子结构发生改变,其中掺B形成电子缺乏区,掺N形成电子聚集区。吸附体系中在Fermi能级附近的一部分电子由金属Mg,Al的外层电子所提供,金属与有缺陷的CNTs发生了突出的化学结合,掺杂提高了CNTs与金属的分波态密度在价带和导带上轨道杂化重合,尤其是掺B显著提高金属Mg、Al原子及其原子链的结合,掺N对提高金属原子的吸附结合也有一定作用,但在某些情况致使金属的吸附能下降。金属在未掺杂和掺杂石墨烯上的吸附比在相应的小直径CNTs上的吸附更弱。此外,硼氮共掺未能显著提高金属原子在CNTs外壁的吸附。理论计算表明掺杂有望改善CNTs和金属Mg、Al基体的界面结合,对CNTs增强金属基材料的设计有指导作用,但以上模型只是初步研究和解释了金属原子及其原子链与CNTs结合的情况,需要对更真实的界面结合模型进行进一步研究。