摘要
碳材料因其独特的结构和优异的性能，在储能、催化、电子器件等领域展现出巨大的应用潜力。
碳材料的结合性能和电性能是决定其应用的关键因素。
近年来，随着计算材料科学的快速发展，运用第一性原理计算方法研究碳材料的结合性能和电性能已成为热点。
本文综述了近年来国内外关于碳材料结合性能和电性能的第一性原理计算研究进展，首先介绍了第一性原理计算方法和碳材料的基本概念，接着重点概述了不同维度碳材料（如石墨烯、碳纳米管、富勒烯等）的结合能、电子结构、电导率、迁移率等性质的理论研究，探讨了缺陷、掺杂、尺寸效应等因素对这些性能的影响机制，最后展望了碳材料结合性能和电性能的第一性原理计算研究方向。
关键词：碳材料；结合性能；电性能；第一性原理计算；密度泛函理论
碳是元素周期表中最为特殊的一种元素，它能够形成多种同素异形体，例如金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管和石墨烯等，这些碳材料由于其独特的结构和优异的性能，在储能、催化、电子器件、航空航天等领域展现出巨大的应用潜力[1-3]。
碳材料的性能与其原子间的结合方式和电子结构密切相关。
例如，金刚石中碳原子之间以sp3杂化轨道形成共价键，结构稳定，硬度极高；而石墨中碳原子之间以sp2杂化轨道形成二维平面结构，层间以范德华力结合，表现出良好的导电性和润滑性。
结合能是衡量材料结构稳定性的重要指标之一，它反映了将材料分解成孤立原子所需的能量。
碳材料的结合能与其结构、缺陷、掺杂等因素密切相关。
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