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单晶脆性材料的疲劳：碳纳米管与石墨烯

碳纳米管，石墨烯，疲劳，拓扑缺陷

脆性材料的疲劳失效常从初始缺陷处萌生，后发展为疲劳裂纹的扩展与断裂。碳纳米管、石墨烯等碳纳米结构由sp²键合的石墨结构组成，在室温下表现为脆性。我们开展了原子模拟与损伤演化动力学的研究，对实验中的测量结果进行讨论。研究结果表明，在长周次循坏载荷作用下，损伤的产生可通过热激活化学键断裂、缺陷萌生等多种机制诱导，从而形成疲劳损伤累积的多种通道。特别的是，在单晶碳纳米结构中，我们发现了基于Stone-Wales机制的拓扑缺陷成核与位错分离的疲劳失效机制。这些理解为预测低维纳米结构的力学服役行为提供了基础。