层状碳化物由于其优异的性能而受到材料科学工作者的广泛重视。由于其综合了金属和陶瓷的诸多优良性能，像金属一样，常温下有很好的导热性能和导电性能、相对较低的Vickers硬度、较高的弹性模量、剪切模量和良好的延展性。同时，像陶瓷一样有高的屈服强度、高热稳定性、良好的抗氧化性能，在高温下能保持高强度。而更为重要的是，它不同于传统碳化物陶瓷，可以像金属一样用传统的加工方式进行加工，并具有比二硫化钼和石墨更低的超低摩擦系数和优良的自润滑性能。这些优异性能使其具有广阔的应用前景，并成为新材料研究中的重要对象。而层状碳化物复合材料更是加强了层状碳化物的一些性能，例如，Cu／Ti₃SiC₂复合材料的致密程度提高，而材料致密度的提高也就表现在材料的导电率、硬度和力学性能方面；而在Ti₂AlC、Ti₃AlC₂中引入TiB₂颗粒能明显改善材料的硬度和强度，因此层状碳化物复合材料有很广泛的应用前景。本文用离散变分密度泛函（DFT-DVM）方法计算了Ti₃SiC₂，Ti₃SiC₂／Al，Ti₂AlC、Ti₃AlC₂及掺Si系列，Ti-Al-C系／TiB₂，Ti₂AlN，讨论了组成，电子结构，化学键等与性能之间的关系。Ti₃SiC₂掺Al以后，离子键会发生一点变化，但并不对其性能产生很大的影响。Al-Ti的共价键变得相对弱一些，而同一层的Al-Si的共价键明显强于掺杂之前的Si-Si的共价键。因此，在制备Ti₃SiC₂时，加入适量的Al可促进Ti₃SiC₂的生成。Ti₃SiC₂及掺杂系列的态密度表现出了形成混合型导体的趋势，Ti₃SiC₂更易形成半导体。掺Al以后费米能级附近的总态密度大于掺杂前，所以掺Al能够增强导电性。Ti₂AlC掺Si以后共价键和离子键键能都减弱，且掺Si后Si与Ti之间的相互作用明显地比掺杂前Al和Ti之间的相互作用弱。Ti₃AlC₂的共价键和离子键都比Ti₂AlC强。以上结论与Ti₂AlC的制备过程中，加入适量的Si，有利于Ti₃AlC₂相的生成而不是有利于Ti₂AlC的生成的实验结果一致。Ti₂AlC，Ti₃AlC₂及掺杂系列的态密度表现出了形成混合型导体（导体和半导体）的趋势，且在Ti₂AlC中加入Si元素之后形成半导体的趋势更为明显。在Ti-Al-C系／TiB₂复合陶瓷材料中，复合体系界面上两相之间的离子和共价相互作用较强。Ti₃AlC₂／TiB₂复合体系的界面相互作用及整体的离子键和共价键比Ti₂AlC／TiB₂强，这与Ti₃AlC₂／TiB₂的力学性能优于Ti₂AlC／TiB₂的实验结果一致。Ti₂AlC和Ti₂AlN的离子键强度差异不大，Ti₂AlN共价键强度比Ti₂AlC中大，其差异大于离子键强度的比较。实验表明，Ti₂AlN的硬度比Ti₂AlC大，应该主要是由它们共价键强度的差异所导致的。从总态密度可见，Ti₂AlC和Ti₂AlN都有在最低导带（LCB）和最高价带（HVB）之间形成较窄的禁带的趋势，即表现出形成混合型导体（导体和半导体）的趋势，而Ti₂AlC形成禁带的趋势要比Ti₂AlN更为明显，这与Ti₂AlN的电导率大于Ti₂AlC的实验结果一致。