基于 popgraphene 的纳米管的力学性质：一项反应力场分子动力学研究

碳基管状材料因在未来电子与光电子器件中的应用而引发极大兴趣。本工作中，我们通过计算研究了由 popgraphene（PopNTs）生成的纳米管的力学性质。Popgraphene 是一种由 $5-8-5$ 环组成的二维碳同素异形体。我们对不同手性（$(n,0)$ 与 $(0,n)$）和/或直径、以及不同温度（从 300 至 1200 K）下的 PopNTs 进行了全原子反应力场（ReaxFF）分子动力学模拟。结果表明该管在热学上稳定（至少至 1200 K）。所有管子均呈现具有准线性特征、随后应力值骤降的应力/应变曲线。有趣的是，与锯齿形类管子（$(n,0)$）相比，扶手椅形类 PopNTs（$(0,n)$）在断裂前可承受更高的应变载荷。此外，所得杨氏模量（$Y_{Mod}$）（750–900 GPa）与极限强度（$\sigma_{US}$）（120–150 GPa）数值与文献报道的常规扶手椅形与锯齿形碳纳米管相近。PopNTs 的 $Y_{Mod}$ 值无明显温度依赖性。而 $(0,n)$ 的 $\sigma_{US}$ 值随温度呈准线性依赖关系，$(n,0)$ 则未呈现明确趋势。