富勒烯封装降低碳纳米管热导率：一项分子动力学研究

原始形式的单壁碳纳米管（SWCNTs）具有高导热性，其进一步提升已引起广泛关注。一些理论研究指出，$(10,10)$ SWCNT 的热导率因 C$_{60}$ 富勒烯封装而显著增强。然而，近期对 SWCNT 束的实验表明，富勒烯封装导致热导率降低而非升高。本文采用三种不同的分子动力学方法研究 C$_{60}$ 封装对 $(10,10)$ SWCNT 中热输运的影响。三种方法一致预测 $(10,10)$ SWCNT 在 C$_{60}$ 封装后热导率降低 $20\%-30\%$，与 SWCNT 束的实验结果一致。我们证明 Green-Kubo 方法中存在一种模拟假象，其由人工对流给出异常大的热导率。我们的结果表明，与外层 SWCNT 相比 C$_{60}$ 分子导热极少，并通过诱导额外声子散射降低了 SWCNT 的声子平均自由程。我们还发现 $(10,10)$ SWCNT 的热导率随 C$_{60}$ 分子填充比增加而单调下降。