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【24h】

Reduction of the buckling strength of carbon nanotubes resulting from encapsulation of C-60 fullerenes

机译：C-60富勒烯封装导致碳纳米管的屈曲强度降低

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The effect of encapsulation of C60 fullerenes upon the buckling strength of hosting carbon nanotubes (CNTs) has been investigated, using molecular dynamics (MD) simulations. The simulation results show that encapsulating C60 fullerenes into some CNTs with diameters larger than that of the (10, 10) CNT, in particular the (14, 14) and (18, 18) CNTs, significantly reduces the buckling strength, in contrast to the conventional wisdom that fillings increase the mechanical strength of hollow structures. The simulations have also confirmed the previous findings that filling a (10, 10) CNT with C60 increases the buckling strength. Our detailed analysis reveals that the interaction between the C60 fullerenes and the hosting (10, 10) CNT is cylindrically symmetric, while the presence of a zigzag array of C60 inside the (14, 14) CNT breaks the cylindrical symmetry and so does the presence of the three arrays of C60 inside the (18, 18) CNT. The induced asymmetries cause one peak for the C60@(14, 14) system and three peaks for the C60@(18, 18) system in the corresponding force distribution along the circumferential direction. The force concentration leads to observed reduction in the buckling strength. The reduction is more severe for C60@(14, 14) than for C60@(18, 18), because the force distribution of the former system is more asymmetric.
机译：使用分子动力学（MD）模拟，研究了C60富勒烯的包封对主体碳纳米管（CNT）的屈曲强度的影响。仿真结果表明，将C60富勒烯封装到某些直径大于（10，10）CNT的碳纳米管中，特别是（14，14）和（18，18）CNT，与之相比，弯曲强度显着降低。传统的填充法提高了空心结构的机械强度。该模拟还证实了先前的发现，即用C60填充（10，10）CNT会增加屈曲强度。我们的详细分析表明，C60富勒烯与主体（10，10）CNT之间的相互作用是圆柱对称的，而（14，14）CNT内部C60的曲折排列的存在破坏了圆柱对称性，因此存在（18，18）CNT内部的三个C60阵列中的一个。在沿圆周方向的相应力分布中，所引起的不对称导致C60 @（14，14）系统出现一个峰值，而C60 @（18，18）系统导致三个峰值。力集中导致观察到的屈曲强度降低。 C60 @（14，14）的减小比C60 @（18，18）的减小更为严重，因为前者系统的力分布更加不对称。

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