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前言
在碳納米管領域的發展中，碳納米管作為一種具有卓越性能的材料，自1991年日大學學家飯島發現其存在以來，一直備受科學家們的研究和關注。具有高楊氏模量、高導電性、結構完善和化學穩定性等優異特性，碳納米管在複合材料、電子科技、生物工程、環境保護等多個領域得到了廣泛應用。然而，在碳納米管的實際制備過程中，完美無缺的碳納米管往往難以得到，其制備過程中難免會含有各種缺陷，如原子空位、五-七環缺陷以及其他非拓撲結構缺陷，這些缺陷嚴重影響了碳納米管的性能。是以，對含缺陷碳納米管進行深入的模拟研究變得尤為重要。
多種缺陷對碳納米管性能的影響
在碳納米管制備過程中，缺陷的存在是不可避免的。這些缺陷包括單、雙原子空位缺陷，以及沿軸向和周向分布的多原子空位缺陷。這些缺陷會對碳納米管的力學性能、彈性模量産生重要影響。研究顯示，雙原子空位缺陷的出現降低了碳納米管的極限應力和極限應變，同時使彈性模量減小了一定比例。而多原子空位缺陷的類型不同，對碳納米管的彈性模量影響也不相同。尤其沿周向分布的多原子空位缺陷對彈性模量的影響更為顯著，呈現出更大的下降幅度。
振蕩行為受多種因素影響
在研究中發現，C60 分子在碳納米管中的振蕩行為受多種因素的共同影響，其中包括環境溫度、碳管管壁層數、缺陷以及軸向預應力等。C60 分子的振蕩頻率随着缺失原子數目的增加而發生變化，這種變化表現出一定的規律，先增大後減小。而在軸向預應力的作用下，C60 分子的振蕩頻率也發生了相應的變化。這些發現為進一步了解碳納米管内部的振蕩行為提供了重要參考。
結論
本研究通過分子動力學模拟，深入研究了含缺陷碳納米管及碳納米豆莢中 C60 分子的力學行為和振蕩行為。研究發現，不同類型的缺陷會對碳納米管的彈性模量産生不同程度的影響，特别是多原子空位缺陷沿周向分布時影響更為明顯。同時，C60 分子的振蕩行為受多種因素影響，如缺陷、軸向預應力和環境溫度等。這些研究結果為碳納米管的制備和應用提供了理論參考和指導。在今後的研究中，可以進一步探究不同缺陷對碳納米管性能的影響，以及更多因素對振蕩行為的影響。
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