基于 TersoffCG 的碳纳米管形变研究：一个案例

近来，基于 Tersoff 势的石墨烯粗粒势 TersoffCG 已被开发。在这项工作中，我们探索该势，将其应用于单壁碳纳米管的案例研究。我们对 armchair 型碳纳米管进行了一系列纵向拉伸与压缩的分子动力学模拟，比较了由 Tersoff 和 AIREBO 势描述的两个全原子模型，以及由 TersoffCG 描述的粗粒模型。我们追踪了每个阶段的形变与模式，发现无论使用何种势，拉伸下的应力-应变曲线均吻合良好，仅在预断裂区有微小差异。相反，在压缩下粗粒模型的屈曲应力几乎是全原子模型的两倍，且后屈曲应力超过两倍。随着纳米管直径增大，对屈曲模式的捕捉得到增强，但应力高估依然存在。降低势中的三体角项可粗略恢复屈曲应力，但在捕捉后屈曲行为上有少量损失。尽管压缩下吻合较好，纳米管的断裂行为受显著影响，建议仅在不发生断裂时使用此修正。本工作的发现凸显了在模拟中对系统施加压缩载荷时，有必要仔细评估粗粒模型的使用。