Dielectric properties of Poly(vinylidene fluoride) / CaCu3Ti4O12 composites
通过熔融共混和热压工艺将巨介电常数材料CaCu 3 Ti4 O 12（CCTO）引入到聚偏氟乙烯（PVDF）聚合物基体中，得到相对高介电常数的聚合物-陶瓷复合材料。采用X射线衍射、热分析、扫描电子显微镜和阻抗分析仪对复合材料的结构、形貌和介电性能进行了表征。复合材料的有效介电常数随CCTO体积分数的增加而增加，在所有的频率（100 Hz至1 MHz）下的研究。介电损耗没有显示出任何变化高达40%的CCTO负载，但显示出增加的趋势超过40%。当CCTO含量为55%时，复合材料的室温介电常数在100 Hz时高达95，在150 ℃时达到190左右。理论模型，如麦克斯韦克劳修斯Mossotti，有效介质理论，对数定律和山田合理化的复合材料的介电行为进行了讨论。关键词：A.陶瓷; A.聚合物基质复合材料
2013-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Effective Medium Theory for the Elastic Properties of Composite Materials with Various Percolation Thresholds
本文讨论了经典有效介质理论对随机非均质材料弹性性质的解释与有效介质理论对电导率性质的解释不一致的问题。特别是，当描述一个强不均匀的两相复合材料的弹性和导电性能，有效参数的急剧上升发生在不同的浓度。为了实现交叉属性关系之间的逻辑一致性，引入了对弹性属性的有效介质理论的修正。结果表明，定性结论的理论不改变，而描述更广泛的一类复合材料与各种逾渗阈值的可能性出现。确定在什么条件下存在Dykhne公式的弹性类似物（对于有效电导率）。引入可变渗流阈值理论为描述磁流变弹性体的磁弹性性能铺平了道路，因为它最近已经实现了磁介电和磁性能。
2020-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric properties of Poly(vinylidene fluoride)/ CaCu3Ti4O12 nanocrystal composite thick films
采用溶液浇铸法和旋涂法制备了聚偏氟乙烯（PVDF）/CaCu 3 Ti4 O 12（CCTO）纳米复合薄膜（85 nm），该复合薄膜具有较高的介电常数（100 Hz时为90）。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和阻抗分析仪分别研究了复合材料的结构、微观结构和介电性能。复合材料的有效介电常数随CCTO体积分数的增加而增加，在所有的频率（100 Hz至1 MHz）下的调查。室温下的介电常数在100 Hz时约为90，在125 oC（100 Hz）时增加到约290。这些结果可用于开发高能量密度电容器。
2013-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Field Tunable Capacitive Dielectric:Ionic-liquid Sandwich Composites
研究了外加磁场和电场对GaFeO 3-离子液体-GaFeO 3复合材料电容的可调性。在957 kHz、电压4V、磁场0.02T的条件下，电容可调谐度可达1.6倍。我们发现，电容增强是由于介电层和离子液体层之间的极化耦合。
2016-02-02 cond-mat.mtrl-sci
On composites of the type: metal - dielectrics and superconductor - dielectrics
本文在准静态近似下研究了金属-超导体和超导体-超导体复合材料.介电响应由谱函数$G(n,x)$描述，其包含浓度x（金属或金属的浓度）的影响。粒子）对介电函数的影响，以及形状的影响。参数n扮演介电材料的去极化因子的角色，在金属中，它是一个包括形状和复合材料拓扑结构等影响的因子。在$ x_{c}= \frac{1}{3} $处存在一个渗流转变，导致复合物在$ x > x_{c}$浓度下呈类金属相。在低频率下，即使存在高于逾渗浓度的介电颗粒，随频率的发散仍然存在。在超导体的情况下，谱函数$G(n,x)$还可以包括约瑟夫森结效应。我们假设在这两种情况下的复合材料的两种类型的球形粒子，金属（超导）的和介电的。对于介电材料，在两种情况下介电函数都是恒定的，并且对于金属和超导体，以公知的形式使用金属和经典超导体的介电函数。在$ x_{c}$处的逾渗转变导致具有$x>x_{c}$的复合物的金属样吸收。注意，在低频处，即使在$x_{c}$上方存在电介质颗粒时，频率的发散仍然存在。在逾渗阈值以下，介电性质被金属颗粒改性。我们在很低的温度和低浓度下得到了超导体的有效介电常数。在我们简单的例子中，吸收部分为零。介电函数的实部随着超导球的浓度而增加。频率依赖性是二次的，它给出低频尾部。
2017-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Effective medium theory for the thermoelectric properties of composite materials with various percolation thresholds
本文提出了一种改进的有效介质理论，用于计算具有不同逾渗阈值的热电复合材料的有效性质。结果表明，即使在超过临界区域的浓度，阈值是必不可少的，以确定有效的属性。两个根本不同的情况下，一组局部性质的复合材料。在这些情况中的一种情况下，其中一相的电导率和热导率同时大于另一相的电导率和热导率。当第一相的电导率大于第二相的电导率，但第一相的热导率小于第二相的热导率时，第二种异常情况显示出有效电导率的异常集中行为，即随着良导相的增加，有效电导率显示出减小（而不是标准情况下的增长），这就是增长。
2020-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Percolation Modeling of Conductance of Self-Healing Composites
我们探讨了电导的自愈材料作为衡量的材料完整性的制度的发病的初始疲劳。连续有效场模拟和晶格数值模拟的报告。我们的研究结果说明了自我修复过程的一般特征：材料疲劳的发生被延迟，通过开发一个平台状的材料质量的时间依赖性。我们证明，在这种低损伤制度，电导和类似的传输/响应特性的材料的变化可以被用来作为材料质量退化的措施。
2007-09-22 cond-mat.mtrl-sci
CaCu_3Ti_4O_12/CaTiO_3 Composite Dielectrics: A Ba/Pb-free Ceramics with High Dielectric Constants
我们测量了Ca $_{1+x}$ Cu $_{3-x}$ Ti $_4$ O $_{12}$的介电性能（$x$ = 0、0.1、0.5、1、1.5、2、2.9和3），并发现Ca $_2$ Cu $_2$ Ti $_4$ O $_{12}$（CaCu $_3$ Ti $_4$ O $_{12}$和CaTiO $_3$的复合物）在220 - 300 K范围内，在100 kHz以下，具有1800的高介电常数和0.02的低耗散因子。这些是可比的（或甚至优于）的Pb/Ba基陶瓷，这可能是由于CaCu $_3$ Ti $_4$ O $_{12}$颗粒的表面上的CaTiO $_3$的阻挡层。本文报道的复合介电陶瓷是环境友好的，因为它们不含Ba/Pb。
2005-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Study on dielectric behavior of Lithium Tantalate(LT) nano particle filled poly (vinylidene fluoride) (PVDF) nano composite
对于热释电探测器应用材料，应具有低介电常数、高热释电系数、在小外加电场下大的非挥发性极化和低比热。铁电聚合物聚偏氟乙烯（PVDF）需要大电场（大于1200 kV/cm）极化，与其它热释电材料相比，PVDF的灵敏度较低。为了提高低极化电场下的非挥发极化，提高热释电系数，在聚偏氟乙烯（PVDF）基体中加入了纳米钽酸锂（LT），制备了LT/PVDF复合材料。重要的是研究复合材料的介电性能（用于检测器应用），因为介电常数随填料的体积分数和频率而变化。本文研究了不同体积分数（即10%~ 10%）的LT/PVDF纳米复合膜。通过将LT纳米颗粒分散在PVDF溶液中制备了LT的（eLT = 0.047，0.09和0.17）。LT/PVDF复合材料的介电性能进行了研究，通过改变LT的体积分数。LT/ PVDF复合材料的介电常数的增加相比，PVDF的LT的体积分数的增加，但在较高的频率几乎是恒定的损耗角正切。在低频区，当fLT = 0.17时，复合材料的介电常数大于PVDF和LT。在1 kHz下，随着fLT从0增加到0.17，介电损耗角正切也从0.04增加到0.175。用逾渗模型和空间电荷极化模型解释了复合材料的介电常数行为。
2008-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Self-organization of current channels percolation in polymer composite films with thermal nonlinearity of conductivity: comparison of experimental data and computer simulations
针对聚合物复合薄膜中电流（电导率）的异常变化问题，发展了数值方法，可用于电流、压力或温度传感器。一般的非线性模型包括热方程、绝缘复合层电阻率随温度的非线性关系、考虑脱氯化氢反应、导电体系共轭双键的出现以及全控制电路网络的欧姆定律。热传导方程平滑源函数波动的特性允许通过连续的小时间步长来求解非线性封闭系统并进行计算。作为数值计算的结果，我们成功地解释和模拟几乎所有以前似乎异常现象，包括自发跃迁的高导电状态，电导率跳跃与温度变化，样品厚度的依赖性，等等。
2014-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Local Dielectric Measurements of BaTiO3-CoFe2O4 Nano-composites Through Microwave Microscopy
本文报道了用扫描近场微波显微镜对BaTiO_3-CoFe_2 O_4（BTO-CFO）铁电纳米复合材料和纯BaTiO_3和CoFe_2 O_4样品的线性和非线性介电性能的测量。介电常数扫描图像显示，纳米复合材料具有很好的均匀性，在3.8 GHz和室温下的有效介电常数ε r = 140 +/- 6.4。介电常数的温度依赖性表明，纯BTO的居里温度移动由MgO衬底的钳位效应，而BTO-CFO复合材料中的BTO铁电相的居里温度移动不太明显，如果它存在，将主要由CFO引起。非线性介电测量表明BTO-CFO具有良好的铁电性能。
2006-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of metal-semiconductor percolation composites
Yuriy Fedkovych Chernivtsi National University（尤里·费多科维奇切尔诺维茨国立大学）；University of Massachusetts Lowell（马萨诸塞大学洛厄尔分校）
本研究分析含随机金属内含物的半导体复合材料的热电性质，发现其受渗流转变影响，阈值附近功率因子与热电优值依赖于内含物浓度和排布，确定了提升实际复合材料功率因子的有利区间。
2026-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermal Percolation Threshold and Thermal Properties of Composites with Graphene and Boron Nitride Fillers
我们研究了具有高负载分数的环氧基复合材料的热性能-高达f=45体积% - 随机取向的导电石墨烯填料和电绝缘氮化硼填料。结果发现，两种类型的复合材料显示出独特的热渗流阈值的负载分数f>20体积%。实现热渗透所需的石墨烯负载量显著高于电渗透的负载量。石墨烯填料在热导率增强方面优于氮化硼填料。它是建立在复合材料中的热传递与高填料负载，高于热渗流阈值，是由热传导通过网络的膨胀填料为主。出乎意料的是，我们确定的高负载复合材料的热传输性能的强烈影响的准二维填料的跨平面的热导率。所得结果揭示了热渗流机理的争议，并促进下一代高效热界面材料的电子应用的发展。
2018-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Conductivity of Thin-Film Composites Containing Silver Nanoparticles Embedded in a Dielectric Teflon AF Matrix
采用气相共沉积法制备了银纳米粒子嵌入电介质聚四氟乙烯（Teflon）\textregistered AF基体中的薄膜纳米复合材料。这些复合材料的电导率原位测量作为在各种金属浓度下的膜厚度的函数。在低金属浓度（<30%）下，观察到介电行为和随膜厚度的非常小的变化。在中等至高银负载量（30-80%）下，随着膜变厚，观察到电导率的大幅增加。随着厚度的进一步增加，电导率变平。在非常高的银含量（>90%）下，破碎的分形纳米团簇能够进一步互连以实现渗滤过程，并最终演变成具有介电聚合物夹杂物的金属连续体。
2011-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Structural, dielectric and magnetic studies of (0-3) type multiferroic (1-x) BaTi0.8Sn0.2O3-(x) La0.5Ca0.5MnO3 (0 <x< 1) composite ceramics
采用溶胶-凝胶法制备了（1-x）BaTi0.8Sn0.2O3 -（x）La0.5Ca0.5MnO3（x =0，0.3，0.5，0.7，0.9和1）多铁性复合材料。Rietveld精修的复合材料与0-3和3-0型连接表现出纯相的形成，并确认复合材料样品的分数。结果表明，随着La_（0.5）Ca_（0.5）MnO_3含量的增加，复合材料的晶粒尺寸略有减小。复合陶瓷的磁性测量表现出逐渐增加的饱和磁化强度和剩磁与增加La0.5Ca0.5MnO3含量。介电数据表明，复合材料显示出高值的介电常数与母体化合物BaTi0.8Sn0.2O3（BTSO）相比。此外，还试图测量磁电耦合系数，并解释在一定的频率和温度条件下，这些材料中出现的负介电常数和损耗。
2020-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Large low field room temperature magneto-dielectric response from (Sr0.5Ba0.5)Nb2O6 / Co(Cr0.4Fe1.6)O4 bulk 3-0 composites
分别以Sr_（0.5）Ba_（0.5）NbO_6/CoCr_（0.4）Fe_（1.6）O_4为两组元，合成了铁电/磁致伸缩相3/0结构的块体磁介电复合材料。通过双阶段烧结工艺制成的铁电相具有15微米的均匀晶粒尺寸，而磁致伸缩相具有2至3微米的晶粒尺寸。使用这两种成分通过常规固态加工合成的复合材料在室温下表现出大的磁介电耦合，其随着磁场的增加而增加。在铁电相中均匀分布有30%磁致伸缩相的复合材料具有最理想的微观结构，在1000 Hz和8000 Oe磁场下，介电常数变化3.2%，表现出大的耦合。当磁致伸缩相的分数变化时，介电常数的这种变化减小，表明30%是实现两相之间大耦合的最佳值。这一结果证实了3D渗流导致复合材料中的耦合降低。
2015-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Percolation-to-hopping crossover in conductor-insulator composites
在这里，我们表明，导电体-绝缘体复合材料的导电性，其中电子可以隧道从每个导电粒子到所有其他可能会显示两个渗流和隧道（即跳跃）制度，这取决于几个特性的复合材料。具体而言，我们发现，引起一个政权或其他的相关参数是$D/ξ$（其中$D$是导电颗粒的尺寸和$ξ$是隧道长度）和特定的复合材料的微观结构。对于大的值的$D/ξ$，渗流时出现的复合微结构可以被建模为一个规则的晶格，是分数占据的导电粒子，而隧道制度总是得到一个连续绝缘矩阵中的导电粒子的平衡分布。随着$D/ξ$的减少，格子状复合材料的电导率的扩散行为逐渐过渡到隧道状区域，表征连续体中的颗粒分散。当$D/ξ$值低于$D/ξ\simeq 5$时，电导率具有与复合材料的具体微观结构无关的隧道样行为。
2010-11-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
In-situ synthesis and characterization of polyaniline -CaCu3Ti4O12 nano crystal composites
采用原位聚合法制备了聚苯胺（PANI）/CaCu 3 Ti4 O 12（CCTO）高介电纳米复合材料。盐酸。对聚苯胺及其复合材料进行了X射线衍射、红外光谱、热重分析、扫描电镜和透射电镜分析。通过TEM确定了CCTO纳米微晶嵌入PANI基体纳米纤维中的存在。研究了聚苯胺及其复合材料的介电常数、介电损耗和交流电导率的频率依赖特性。PANI的介电常数随着CCTO含量的增加而增加，但随着测量频率的增加而降低。介电损耗比纯PANI在100 Hz附近获得的值小两倍。当CCTO含量增加时，PANI的交流电导率略有增加，直到2kHz，这归因于载流子的极化。
2013-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistance of Three-Constituent Composites: Percolation Near a Critical Line
利用标度理论、对偶对称性和随机网络模型的数值模拟研究了具有无序柱状微结构的金属/绝缘体/理想导体复合材料的磁电阻。相图被发现有一个临界线，分离区域的饱和和非饱和磁阻。描述这条线的渗流问题是各向异性渗流的推广。确定了渗流阈值t = s = 1.30 ± 0.02，nu = 4/3 ± 0.02，与二维各向同性渗流相同。我们还确定了表征临界依赖于磁场的指数，并从数值上证实了nu与各向异性无关。我们提出并测试了一个完整的标度描述的临界线附近的磁阻。
2001-07-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Interrelation of domain wall contributions to dielectric, piezoelectric and mechanical properties of a ferroic layer composite sample
畴壁对铁电材料介电、压电和力学性能的影响是理论和实验研究的热点。最近，我们推导出了这样的贡献的理论公式，使用模型的复合层样品：中央单晶铁电-铁弹层，隔离电极的被动层。在这里，我们提出了更一般的结果，讨论的复合材料的几何和材料参数的贡献的依赖性，包括在特殊情况下固有的压电性。我们还讨论了上述相互关系，并将我们的结果与在相变下的宽温度区间内对同一RDP样品的所有贡献的测量结果进行了比较。计算结果和观测结果似乎都使人想起了所谓的Pippard-January热力学关系。
2007-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing Near-Field Heat Transfer in Composite Media: Effects of the Percolation Transition
研究了半无限大介质与复合材料纳米颗粒之间的近场传热问题。我们表明，在有效介质近似下，传热可以大大提高考虑复合介质，是最大的渗流过渡。具体而言，对于嵌在聚苯乙烯球体中的钛夹杂物，这种增强可以比相应的均匀钛球体的情况大多达30倍。我们表明，我们的研究结果是强大的材料损失，夹杂物和材料的形状变化，并适用于不同的有效介质理论。这些结果表明，使用复合介质作为一种新的，多功能的材料平台，以提高，优化和定制近场传热的纳米结构。
2014-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room temperature ferromagnetism and giant permittivity in chemical routed Co1.5Fe1.5O4 ferrite particles and their composite with NaNO3
我们报告的结构，磁性和介电性能的Co1.5Fe1.5O4纳米粒子及其复合材料与非磁性NaNO3。样品来源于不同pH值的金属硝酸盐溶液。将化学路线的样品在200 ℃和500 ℃下空气加热。材料的加热显示出不寻常的微晶尺寸减小，但在所有样品中均观察到立方尖晶石结构。Co1.5Fe1.5O4的样品显示出相当大的室温铁磁矩，电导率，介电常数，和低介电损耗。样品为软铁磁材料，具有高极化性。晶粒和晶界的界面积极参与决定铁氧体晶粒的磁性和介电性能。界面贡献的效果更好地实现使用铁氧体和NaNO3复合样品。我们已经研究了不同的范围内修改的磁性和介电参数使用相同的材料在纯和复合形式。
2012-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication and Characterization of Poly(methyl methacrylate)CaCu3Ti4O12 Composites
采用熔融共混法制备了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）/CaCu 3 Ti4 O 12（CCTO）复合材料。利用X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、扫描电镜（SEM）和阻抗分析仪对样品的结构、形貌和介电性能进行了表征。复合材料被发现有更好的热稳定性比纯PMMA。复合材料，与38 - 10%的CCTO（在PMMA中），表现出显着的低介电损耗在高频和低频弛豫归因于空间电荷极化MWS效应。理论模型被用来合理化这些复合材料的介电行为。在较高的温度下，由于{β}和{α}弛豫合并成单个介电色散峰，弛豫峰向较高的频率偏移。高频区的交流电导率是由电子极化引起的
2013-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Percolation Modeling of Self-Damaging of Composite Materials
我们提出了自主自我破坏的概念，在“智能”复合材料，通过激活添加纳米尺寸的“破坏”胶囊控制。渗透型建模方法较早地应用于自修复材料的相关概念，用于研究初始材料的疲劳行为。我们的目标是在样品使用过程中出现一些初始有限疲劳后，实现材料完整性的相对急剧下降。我们的理论研究考虑了一个二维晶格模型，并涉及蒙特卡罗模拟的连通性和电导率在高连通性制度的渗流。我们给出了几个例子的本地胶囊晶格和胶囊胶囊激活规则，并表明，所需的自损伤性能只能得到相当复杂的“智能”材料的响应，不仅涉及破坏，而且愈合胶囊。
2013-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Electrical and thermal conductivities of reduced graphene oxide/polystyrene composites
作者报道了还原氧化石墨烯（RGO）/聚苯乙烯（PS）复合材料的电和热输运的实验研究。在室温下，具有不同RGO浓度的RGO/PS复合材料的电导率（$σ$）显示逾渗行为，逾渗阈值为~ 0.25体积%。在30 ~ 300 K的温度范围内，它们的电导率随温度的变化遵循Efros-Shklovskii（ES）变程跳跃（VRH）电导。复合材料的热导率（$κ$）随着浓度从0增加到10体积%而提高~ 90%。在150 ~ 300 K范围内，复合材料的热导率随温度的升高近似线性增加。具有较高浓度的复合材料显示出更强的热导率的温度依赖性。
2017-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric Properties of Composites Containing Meltextracted Co-based Microwires
我们已经研究了环氧基复合材料的微波性能包含熔融提取的Co69.25Fe4。25B13.5-xSi 13 Nbx（x=0，1，3）不同长度的微线材采用所谓的组合电流调制退火（CCMA）技术进行退火。在介电常数谱中观察到的双峰特征被认为是由于在具有高Nb含量的线上的非晶相和少量纳米晶的共存。CCMA被认为是有利于更好地定义的圆形各向异性的微丝，并抑制了高频峰，由于残余应力释放的复合材料与25 mm长的电线。对于含有铸态15或35 mm长的微丝的复合材料，既没有检测到共振峰的移位，也没有检测到特征双峰特征。
2016-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Structural, dielectric and magnetic properties of multiferroic (1-x) La0.5Ca0.5MnO3-(x) BaTi0.8Sn0.2O3 laminated composites
高性能的无铅多铁性复合材料有望取代铅基陶瓷应用于多功能器件。由铁电和铁磁材料制备层状化合物。在这项工作中，我们提出了层状陶瓷化合物，考虑铁磁La 0.5Ca 0.5MnO 3（LCMO）和铁电BaTi 0.8Sn 0.2O 3（BTSO）在两个不同的比例。通过溶胶-凝胶法合成化合物（1-x）LCMO-（x）BTSO，其中x=1和0（纯材料），并且通过使用银浆技术焊接适当质量比的每种纯材料来制备x=0.7和0.5（叠层）化合物。对这些样品进行了结构、介电、铁电、微结构和磁性表征。X射线散射结果显示纯钙钛矿相，证实了LCMO和BTSO的成功形成。SEM照片显示界面为层状结构，界面质量良好。层状复合材料表现出以铁电和铁磁磁滞回线为特征的多铁性。此外，在层状复合材料样品的介电常数的提高主要归因于麦克斯韦-瓦格纳极化。
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric Properties of Polysulfone Carbon Nanotube Composite Membranes
聚合物膜，包括聚砜（PSf）膜，通常用于水处理。为了增强上述膜的水渗透性，通常合成具有嵌入其中的碳纳米管（CNTs）的聚合物膜。可以看出，具有垂直排列的CNT的膜的水渗透性比CNT未排列的膜高。研究基于CNT的纳米复合膜的介电常数是否对CNT的取向敏感是有意义的。本文报道了PSf-MWCNT膜的介电性能，无论是对齐和未对齐的MWCNT。使用标准方法合成基于多壁碳纳米管（MWCNT）的聚砜膜。通过在磁场存在下浇铸膜来排列上述膜中的MWCNT。本文首次证明了上述结果对膜也是有效的。
2022-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Percolation in metal-insulator composites of randomly packed spherocylindrical nanoparticles
虽然经典的逾渗是很好地理解，在随机包装或堵塞的结构中的逾渗效应要少得多的探索。在这里，我们调查的实验和理论上的电渗流在一个二元复合系统的无序spherocylinders，以确定纳米复合材料的结构（渗流）和功能特性之间的关系。实验上，我们确定的逾渗阈值$p_c$和导电性临界指数$t$的复合材料的导电（铬$_2$）和绝缘（铬$_2$ O $_3$）棒状纳米粒子，名义上是几何相同的，分别产生$p_c=0.305 \pm 0.026$和$t=2.52 \pm 0.03$。模拟和建模是通过机械收缩方法和随机游走（de Gennes ant）方法的变体的组合来实现的，其中电荷扩散通过能斯特-爱因斯坦关系与系统电导率相关。通过有限尺寸标度确定的逾渗阈值和临界指数与实验值吻合较好。奇怪的是，计算出的纵横比为6.5的球柱的逾渗阈值，$p_c=0.312 \pm 0.002$，是非常接近（数值误差内）的一个先前发现在其他两个不同的系统的无序堵塞球和简单的立方晶格，一个有趣的和令人惊讶的结果。
2021-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Unified Modeling and Experimental Realization of Electrical and Thermal Percolation in Polymer Composites
聚合物复合材料中的导电和导热之间的相关性是模糊的，由于复杂的贡献的电荷和热载体在纳米级交界处的填料颗粒。关于聚合物复合材料中热渗流的存在或缺乏的报道使其成为数十年来备受争议的主题。在这里，我们开发了一个广义的逾渗框架，描述了导电性和导热性在一个非常宽的范围内的填料-基质的电导率比（Y_f/Y_m），覆盖20个数量级。我们的统一理论提供了一个真正的分类的电导率与典型的Y_f/Y_m >= 10^10的绝缘体-导体渗流与标准的幂律行为，和热导率10^2<= Y_f/Y_m <= 10^4的不良-良好的导体渗流特征的两个普遍的临界指数。实验验证了我们的理论框架的普遍性和统一性的特点是通过构建一个三维隔离和良好的扩展网络的多壁碳纳米管在聚丙烯作为模型聚合物基体下精心设计的制造方法。我们研究了在我们制造的复合材料中的电导率和热导率的演变，在不同的加载水平高达5体积%。值得注意的是，我们发现一个超低的电渗流阈值在0.02体积%和创纪录的低的热渗流阈值在1.5体积%。我们还将我们的理论模型应用于文献中报道的23个独立的实验和数值数据集，其中包括350多个数据点，用于具有不同微观细节的系统，并表明所有崩溃到我们提出的通用标度函数上，这仅取决于维度。
2022-09-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Structural and Dielectric Characterization on Multiferroic xNi0.9Zn0.1Fe2O4/(1-x)PbZr0.52Ti0.48O3 Particulate Composite
对x=0.15，0.30，0.45，0.60，0.75和0.90的xNi_（0.9）Zn_（0.1）Fe_2 O_4/（1-x）Pb_（0.52）Ti_（0.48）O_3多铁性颗粒复合材料进行了粉末X射线衍射和介电性能研究。采用传统的二次烧结法制备了xNi0.9Zn0.1Fe2O4/（1-x）PbZr0.52Ti0.48O3复合材料。其中一种组分Ni 0.9Zn 0.1Fe 2 O 4为尖晶石立方结构，空间群为Fd 3 m;另一种组分Pb Zr 0.52 Ti 0.48 O3选择在准同型相界附近，在准同型相界中，四方相和单斜相共存，空间群分别为P4 mm和Cm。我们已经进行了Rietveld细化的结构，以检查形成理想的复合材料与单独的铁电体和铁素体相。即使结构表征没有揭示任何新的相的形成，由于在烧结过程中的复合材料的两个组件之间的反应，四方性的PbZr0.52Ti0.48O3不断减少，而铁素体相的晶格参数随着铁电相的分数增加而增加的铁素体分数。同样，介电研究揭示了明确的转变，铁电顺电相变温度的PbZr 0.52 Ti 0.48 O3在复合材料的形成过程中表明，部分Ni 2+，Zn 2 +/Fe 3+离子扩散在B-位的PbZr 0.52 Ti 0.48 O3取代Ti 4+，这反过来又降低了它的转变温度。烧结颗粒表面的扫描电子显微照片证实了两种类型的颗粒形态的颗粒复合材料中，对应于铁氧…
2014-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Percolation model for a selective response of the resistance of composite semiconducting np-systems towards reducing gases
它示出的两个组件的逾渗模型可以解释实验观察到的行为，即，由烧结的纳米晶体半导体n-和p-晶粒的混合物建立的网络可以表现出选择性的行为，即响应电阻增加时，暴露于还原气体A和响应于另一种还原气体B的电阻降低。为此，一个简单的模型是基于现实的假设上的粮食表面的反应。电阻的计算与NN-，PP-和NP-晶粒之间的键和结果被发现在非常好的协议与实验的随机行走模拟。与以前的假设相反，np键是获得这种一致性的关键。
2014-07-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Optical nonlinearity enhancement of graded metal-dielectric composite films
我们解析地导出了具有弱非线性的梯度金属-电介质复合薄膜内部的局域电场，进而得到了梯度结构的有效线性介电常数和三阶非线性极化率。结果，组成依赖的渐变可以在光学区域中产生宽的共振等离子体激元带，导致光学非线性的大增强，从而导致大的品质因数。
2004-07-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
On micro-structural effects in dielectric mixtures
本文对二维二元复合材料在11种规则空间填充网格上的介电性能进行了数值模拟。首先，不同的参数，这起着重要的作用，在复合材料的电性能的显着贡献，介绍了设计和分析材料的混合物。随后，研究了组分的结构差异和本征电性能对复合材料整体电性能的影响。通过谱密度表示方法解决了结构差异。数值技术，没有任何{ \em先验}的假设，用于提取的谱密度函数。
2004-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Percolation Effect Induced Significant Change of Complex Permittivity and Permeability for Silver-Epoxy Nano-Composites
本研究通过传输/反射法测定银-环氧纳米复合材料的复介电常数与复磁导率，发现逾渗效应使介电常数显著提升至515，同时抗磁效应使磁导率降至0.31，在X波段内验证了逾渗幂律行为。
2025-03-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A formula for dielectric mixtures
材料混合物的介电性质在各种工程领域的诊断、表征和系统设计中具有重要意义。在这封信中，我们提出了一个特殊的介电混合表达式，它是基于介电弛豫现象和谱密度表示[E。唐瑟·J·物理·康登斯。事项17（12）L125（2005）]。该表达式在几个复合系统上进行了测试。结果表明，所提出的表达式可以用来获得有价值的结构信息的复合材料，即使是高填充，双折射，系统。最后，该表达式是文献中其他现有均匀化公式的替代方案。
2005-03-30 cond-mat.mtrl-sci
A Superlens Based on Metal-Dielectric Composites
纯贵金属通常被认为是近场超透镜的选择材料，该近场超透镜通过恢复传播波和倏逝波两者来允许亚波长分辨率。然而，基于块体金属的超透镜对于给定的电介质主体只能在单个频率下操作。在这封信中，它表明，复合金属-介电膜，与适当的金属填充因子，可以在几乎任何所需的波长在可见光和近红外范围内工作。理论分析和仿真验证了该透镜的可行性。
2005-06-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Effective Dielectric Response of Dense Ferroelectric Nanocomposites
本文通过介电测量和137Ba NMR谱研究致密BaTiO3纳米复合材料，发现纳米颗粒的铁电贡献与Lichtenecker有效介质模型预测显著不同，揭示强串扰效应，对纳米电子学和储能应用具有重要意义。
2024-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Three-Dimensional Percolation Modeling of Self-Healing Composites
我们研究的自我修复过程中的材料与嵌入的“胶水”携带细胞，在制度的发病的初始疲劳。三维数值模拟内的澄清模型的方法进行了报道。在目前的工作中所采取的主要数值挑战，一直延伸到三维晶格的电导计算。我们的研究结果证实了该过程的一般特征：通过开发一个平台状的材料质量的时间依赖性，延迟了材料疲劳的发生。我们证明，在这种低损伤制度，电导的变化，因此，在类似的传输/响应性能的材料可以被用来作为衡量的材料质量下降。在三维空间中发现的一个新特征比早期研究的二维系统要深刻得多，那就是愈合细胞之间的竞争。即使对于低初始密度的愈合细胞，它们也会相互干扰并降低彼此的有效愈合效率。
2008-08-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Magnetic field driven dielectric relaxation in non-magnetic composite medium: a low temperature study
研究了不同功能化程度的聚苯胺（PANI）/多壁碳纳米管（MWCNT）复合材料在低温（4.2K以下）和磁场（3 T）作用下的介电常数随频率的变化关系。通过在两个方向上施加低于10 $^3$ Hz的磁场，在所有MWCNT/PANI复合材料中观察到弛豫现象。然而，PANI在任一方向上施加磁场均未显示出任何弛豫峰。弛豫峰频率不依赖于磁场的强度，但随温度和复合材料中多壁碳纳米管的功能化程度而变化。这种弛豫现象的发生是由于两种高度失配的导电材料在低温下介质的不均匀性。我们试图用Parish和Littlewood的磁电容理论解释我们的结果。
2021-09-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Schottky-diode design for the world's leading telecommunication
肖特基二极管，BN/GAN层状复合材料接触到块体铝，理论上是合理的，以收集X波段以上的无线能量。根据我们的第一原理计算，GAN层的插入显着影响层状复合材料的光学性质。研究了BN/GAN层状复合材料的相对介电常数随层间距的变化规律，最佳介电常数为3.1。此外，我们设计了另一个肖特基二极管通过纳米结构。我们的第一性原理计算表明，氮化硼单层的相对介电常数可以最小化到1.5，只有当它被沉积在铝单层。很难找到介电常数接近1的半导体，这可能会将Al/BN基整流天线的截止频率推向高频带5G网络。
2021-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Spectral representation of the effective dielectric constant of graded composites
我们推广的Bergman-Milton光谱表示，最初来自一个两个组件的复合材料，提取的谱密度函数的梯度复合材料的有效介电常数。这项工作的动机是最近的一项研究的光学吸收光谱的梯度金属膜[应用物理快报，85，94（2004）]，其中一个广泛的表面等离子体吸收带已被证明是负责增强非线性光学响应以及一个有吸引力的品质因数。事实证明，与均匀组成成分的情况不同，梯度复合材料的特征函数是连续函数，因为组成成分内的介电函数连续变化。讨论了三维梯度复合材料的解析推广，并给出了多层复合材料的数值计算。
2005-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Effects of Quantum and Dielectric Confinement on the Emission of Cs-Pb-Br Composites
本研究结合光学表征与有效质量模型，揭示Cs-Pb-Br三元相绿色发射的蓝移/红移源于纳米晶尺寸与能带失配，并强调介电失配对发射能量计算的重要性。
2023-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the Strain-Dependent Dielectric Behavior of Carbon Black Reinforced Natural Rubber: An interfacial or bulk phenomenon?
填料-聚合物相互作用是理解聚合物复合材料物理性能的关键之一。这些相互作用产生了一个特定的属性，可能有一个非平凡的复合材料的宏观性能的影响界面。在纳米尺度上直接测量界面性质通常是不可能的。因此，界面特性通常使用计算模型从本体响应反算。然而，如果该模型不考虑填料分散的形态，则结果可能是误导性的。最近已经发现，炭黑填充的天然橡胶膜的介电响应可以在拉伸时显著改变[Huang，Macromolecules 49，2339（2016）]。在本文中，我们将表明，这种现象可以在很大程度上解释的填料簇连接由于应变的变化，可能不是由界面相互作用的变化。为了支持这一论点，在测量的频率范围内的复合材料的极化机制进行了分析，并开发了数值模型，以虚拟地再现作为应变的函数的物理现象。结果表明，材料的介电常数与应变呈幂律关系，与实验结果吻合较好。
2016-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Self-organized composites of multiwalled carbon nanotubes and nematic liquid crystal 5CB: Optical singularities and percolation behavior in electrical conductivity
本工作讨论了填充有多壁碳纳米管（MWCNTs）和液晶（LC）复合材料的薄电光池中的光学奇异性和电导率行为。使用具有高纵横比的多壁碳纳米管$L/d\approx 300\div1000$和4-戊基-4-0-氰基联苯（4-pentyl-4-O-cyanobiphenyl））。通过将MWCNT（$0.0001\div0.1$ % wt）引入LC溶剂中并随后超声处理来制备复合材料。MWCNT浓度的增加（在$0.005\div0.05$ % wt之间）导致MWCNT的自组织和具有分形边界的微米级聚集体的形成。在约0.025%wt的逾渗阈值附近视觉观察到的跨越MWCNT网络的形成伴随着从非导电状态到导电状态的转变和光学奇异性的产生。实验结果表明，多壁碳纳米管与液晶介质之间存在强相互作用，多壁碳纳米管侧表面附近5 CB分子呈平面取向分布。据推测，光学奇点出现的结果与LC扰动的界面壳层覆盖的多壁碳纳米管簇的入射激光束的相互作用。讨论了界面壳层厚度在外加电场中的变化规律以及界面壳层厚度在各向同性转变附近的变化规律。
2009-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Near-forward Raman scattering by bulk and surface phonon-polaritons in the model percolation-type ZnBeSe alloy
利用近前向喇曼散射研究了Zn_（0.67）Be_（0.33）Se合金的体声子和表面声子极化激元。在常规的背散射拉曼光谱中，（Be-Se）短键呈现明显的渗滤双峰，对应于Zn_（0.67）Be_（0.33）Se的三模行为[1（Zn-Se），2（Be-Se）]。这提供了一个机会，以实现一个完善的理解的声子极化激元模式的锌合金超出目前的双模近似，对应于[1（Zn-Se），1（Be-Se）]的描述在这种情况下。支持的讨论是由轮廓建模的线性介电响应的形式主义内的多模体和表面声子极化激元的拉曼信号。
2013-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Interface Probing by Dielectric Frequency Dispersion in Carbon Nanocomposites
界面仍然是限制理解和设计聚合物纳米复合材料的主要问题之一，因为它们的复杂性和决定最终复合材料性能的关键作用。本研究以多壁碳纳米管/硅橡胶纳米复合材料为代表，首次研究了高频介电色散与静态/动态界面特性之间的相关性。我们已经发现，界面连同其他介观结构参数（体积分数，分散，团聚）在制定的介电图案起决定性作用。弛豫时间的计算提供了界面极化偶极极化在所得介电弛豫的相对重要性。介电测量加上循环加载进一步揭示了显着的能力，介电频率色散在捕获的界面特性的演变，如一个特定的界面重建过程中发生的表面改性的样品。所有这些结果表明，高频介电谱是有助于探测静态和动态细观结构特性，特别是有效的相对薄弱的界面，这仍然是一个任务，许多其他技术不可能完成的复合材料。基于介电频散的分析，为聚合物纳米复合材料介观结构的优化设计和精确工程化奠定了基础。
2017-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of non-resonant dielectric cloaks using anisotropic composites
隐形技术通过控制电磁波的流动来最小化散射来隐藏物体。本文研究了均匀化各向异性材料在非谐振介质多层隐身中的有效性。由于现有的各向同性材料多层隐身从宏观上可以看作是均匀的各向异性隐身，各向异性材料可以通过优化其物理性能来有效地设计。如果材料的物理性质在适当的范围内，则可以在两相复合材料中实现各向异性性质。优化的各向异性的物理性能确定的数值优化技术的基础上，使用有限元法的全波模拟。与各向同性材料的多层隐身相比，八层和三层圆柱形隐身材料的总散射宽度测量的隐身性能分别提高了约2.8%和25%。在所有隐身实例中，两相复合材料的优化微观结构被确定为两种材料的简单层压，其最大化各向异性。使用各向异性材料的三层隐身可以实现与公布的各向同性材料的八层隐身相同的性能。即使在八边形物体中，也能实现总散射宽度减小约50%的隐身。由于可以使用仅几层的层压各向异性介电复合材料来实现隐身效果，因此这在隐身装置的大规模生产中可能具有优势。
2013-07-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Novel dielectric resonance of composites containing randomly distributed ZrB2 particles with continuous dual-peak microwave absorption
本研究制备含随机分布ZrB₂颗粒的复合材料，发现其介观团簇激发的新型等离激元介电共振可产生连续双峰微波吸收，揭示了介观结构对电磁性能的调控作用，为微波吸收材料设计提供新思路。
2024-05-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Structural, Thermal and Electrical properties of Poly(methyl methacrylate)-CaCu3Ti4O12 composite sheets fabricated via melt mixing
采用熔融共混和热压工艺制备了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）/CaCu 3 Ti4 O 12（CCTO）复合材料。利用X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、热机械分析（TMA）、差示扫描量热分析（DSC）、傅里叶变换红外（FTIR）和阻抗分析仪对它们的结构、热和介电性能进行了表征。复合材料被发现有更好的热稳定性比纯PMMA。然而，聚合物和复合材料之间的玻璃化转变温度（Tg）没有显着差异。在FTIR光谱中，在400-600 cm-1范围内出现额外的振动频率，表明PMMA和CTO之间可能存在相互作用。复合材料，与38 - 10%的CCTO（在PMMA中），表现出显着的低介电损耗在高频和低频弛豫归因于空间电荷极化/MWS效应。交流电导率的起源，特别是在高频区域归因于电子极化。
2013-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Direct Imaging of Temperature Evolution of Polar Nanoregions and Chemically Ordered Regions in PMN Relaxor: Evidence for Polar Phase Percolation
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿跨学科研究院）；Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University（东北大学先进材料多学科研究中心）；Shizuoka University（静冈大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
研究利用CBED与4D-STEM对Pb(Mg1/3Nb2/3)O3中PNRs和CORs进行实空间映射及温度依赖性研究，发现CORs抑制PNR生长，PNRs有渗流转变，支持随机场模型，为理解弛豫铁电体性能提供重要成像证据。
2026-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Interactive Human-Machine Learning Framework for Modelling of Ferroelectric-Dielectric Composites
数据驱动的材料发现和优化需要无错误和实验验证的数据库。执行材料测量是耗时的，并且通常受到材料样品制备是不平凡的、劳动密集型的和昂贵的事实的限制。为了解决这些问题，多年来一直在研究材料的数值模拟，现在它已经在多尺度和多物理水平上发展。然而，纳米复合材料，特别是铁电体的数值模型是有限的，由于多个未知数，包括氧空位密度，晶粒尺寸和畴界存在于系统中。在这项工作中，我们通过开发一个可扩展的半经验模型来引入人机交互学习框架，以准确预测深度学习（DL）实现的材料特性。MgO掺杂的BST（Sr_2O_3）被选择作为用于验证的示例铁电-介电复合材料。DL模型从测量数据库中转移学习材料的实验特征，该数据库包括通过筛选已发布的数据并结合我们自己的测量数据收集的100多种不同铁电复合材料的数据。训练的DL模型用于向人类研究人员提供反馈，然后人类研究人员相应地改进计算机模型参数，从而完成交互式学习周期。最后，开发的DL模型应用于预测和优化新的铁电-介电复合材料的最高品质因数（FOM）值。
2020-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Faraday effect in composites
在这篇文章中，我们研究的法拉第效应的二元复合材料组成的介质基体与金属夹杂物。我们首先使用的副本技巧与变分方法，以计算有效的介电常数张量（在准静态限制），这种复合材料在静态磁场。为了找到逾渗阈值附近的标度指数，我们使用高对比度或低频扩展结合标度。这两种方法的结果是一致的，并预测，附近的渗流阈值（及以下，即在介电区），法拉第效应大大增强。
1998-05-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Effect of transition layers on the electromagnetic properties of composites containing conducting fibres
提出了一种计算有界复合材料有效介电和磁响应的方法。该方法基本上是基于重正化的介电矩阵参数，占表面极化和位移电流在接口。这使得它可以使用的有效介质理论开发的无界材料，其中的空间依赖性的局部介电常数和磁导率的介绍。给出了一个详细的数学分析的介质层具有导电纤维与平面位置。在对应于纤维的共振激发的微波频率下，表面效应是最重要的。在薄层（具有过渡层的厚度）中，有效介电常数在比无界材料的频率高得多的频率下具有色散区域，表现出对层厚度的强烈依赖性。对于所考虑的几何形状，有效的磁导率略有不同，从单位，并对应于重整化矩阵参数。磁效应完全是由于表面位移电流的存在。
2002-08-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
