Dielectric loss of 2D metal-insulator composite near the percolation threshold
金属-绝缘体复合材料的介电损耗角的频率依赖性先前被证明是实验确定逾渗阈值的有效方法。这个角度的统计特性被发现在这里是类似的临界链接（支持总电流）附近的渗流阈值接近直流和非常高的频率。进一步讨论了如何将该角度连接到关键连杆。这些研究的第二个目的是将该角度的频率依赖性与该复合材料中的导体或电介质相的比例联系起来。
2007-10-20 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
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
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
Electronic Conductivity in Metal-Graphene Composites: The Role of Disordered Carbon Structures, Defects, and Impurities
本文利用从头算方法研究铝-碳复合材料中非晶石墨烯界面的电子输运，发现氮杂质影响导电性，并通过空间投影揭示传导机制。
2023-11-29 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 the reinforcement homogenization in CNT/metal matrix composites during severe plastic deformation
采用高压扭转法制备了不同浓度的碳纳米管增强镍基复合材料。我们彻底的特点CNT团聚体的空间排列在不同阶段的变形，以提取有价值的信息，优化的工艺参数，并阐明颗粒增强金属基复合材料的加工过程中所涉及的机制，通过HPT。从电子显微照片上采取的径向上增加等效应变，我们观察到，CNT团聚体脱粘CNT之间的相对滑动在HPT，成为球形的变形在更高的阶段。此外，我们介绍了一个模型的预测所需的最小应变的均匀分布的第二相在HPT过程中，它可以相关的材料的三维结构，并同意与实验数据。
2020-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Predicting electrical conductivity in bi-metal composites
本文从理论上推广了Cu/Nb双金属复合材料电导率预测方法，研究电导率与微观结构及低电导率组分体积分数的关系，并结合强度数据为高场磁体筛选Cu/Ag、Cu/W等新型候选材料。
2024-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Ice-Templated W-Cu Composites with High Anisotropy
控制自组装结构中的各向异性使得能够工程化具有高度定向响应的材料。在这里，我们利用冰墙在热梯度中的各向异性生长来组装各向异性耐火金属结构，然后用Cu渗透以制造复合材料。使用实验和模拟，我们展示了钨铜复合材料的具体例子的电和机械性能的各向异性的影响。将结果与通过标准粉末冶金方法制造的各向同性钨-铜复合材料进行比较。我们的研究结果有可能推动更高效材料的开发，用于电网和太阳能-热能转换系统。本文提出的方法可用于各种难熔金属和陶瓷，这为设计和功能化具有高度方向性的新型各向异性承载混合金属复合材料提供了机会。
2017-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Liquid-metal/NdFeB/Sillicone Composite Elastomer with Reprogrammable Magnetization and Modulus
磁编程软机器在微创医学、可穿戴设备、软机器人等领域具有广阔的发展前景。然而，不可重复的磁化和低模量限制了它们的应用。到目前为止，很少有技术可以使磁性软机器人具有可调节的功能，机械和电气性能。本文提出了一种基于液态金属-钕铁硼-有机硅复合材料的磁性功能弹性体。该磁性弹性体利用液态金属的相变特性和微铁磁颗粒的磁导向旋转，实现磁化强度和模量的可编程。给出了该弹性体的制备方法，并测试了其基本可编程性能。还制造了一些机器人原型，以展示如何通过编程磁化和模量来响应不同的任务要求。本研究为磁性软机器人的设计和大规模制造提供了一条新的途径。
2021-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Adiabatic temperature change in ErAl2/metal PIT wires: A practical method for estimating the magnetocaloric response of magnetocaloric composites
我们报告的绝热温度变化的ErAl 2磁热线制造的粉末管（PIT）过程。发现PIT线的绝热温度变化不仅取决于ErAl 2芯的体积分数，而且还取决于ErAl 2芯和金属护套的比热之间的大小关系。我们提出了一种定量分析方法，用于计算PIT导线中绝热温度变化的温度和芯体积分数依赖性，其公式也适用于各种磁热复合材料，可用于在制造之前估计磁热响应。
2022-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Effect of metal clusters on the swelling of gold-fluorocarbon-polymer composite films
我们研究了在低于逾渗阈值的情况下，不同金浓度掺杂的氟碳聚合物薄膜中丙酮扩散引起的溶胀现象。在聚合物中的金簇的存在下，显示出改善氟碳聚合物和丙酮之间的混合，这不是一个很好的溶剂，这种聚合物。为了解释实验结果的化学计量和形态的聚合物-金属系统进行了研究和Flory-Huggins模型的修改版本已经开发。
2012-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Liquid-phase reinforced Metal matrix (LMM) composite with non-intuitive properties
多年来，人们一直在努力使用复合材料设计来增强金属和合金，以提高它们的强度和模量。另一方面，大自然本身通过使用强度/模量为零的液体来增强材料的强度、延展性、刚度和韧性，从而提高材料的强度、延展性、刚度和韧性。在此，模仿自然，已经努力开发具有液态金属增强（LMM）的新型锡基合金/复合材料。基于热力学计算，已经设计了一种组合物，使得在熔化和铸造时它形成固体金属（锡固溶体），并且低共熔混合物在室温下保持液体形式。与传统的焊料合金相比，被称为LMM的复合结构显示出在硬度、强度、延展性、韧性和耐磨性方面的多重改善。基于有限元法（FEM）的模拟显示了复合材料中的应变分布，这导致了独特的行为。LMM还显示出负的热膨胀系数，这是进一步验证使用原位显微镜和热力学计算。
2020-02-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Reinforcing Iron Metal Matrix Composite by Multi-Wall Carbon Nanotube: A Combined Theoretical and Computational Approach
碳纳米管（CNT）增强金属基复合材料因其高承载能力而成为研究的热点。在单壁和多壁碳纳米管（MWCNT）中，后者由于其合成的经济可行性而被制造商和工程师用于制造复合材料。然而，在其工业应用之前，必须理解层数以及增强MWCNT的其他参数的影响。本文提出了一种新的理论方法来预测多壁碳纳米管增强铁基复合材料（MWCNT-Fe）的强度和刚度随多壁碳纳米管层数的变化规律，并通过一系列的分子动力学（MD）模拟验证了理论预测的正确性。我们的分析表明，每增加两层，复合材料的强度和刚度分别增加9.8%和7.2%，达到八层MWCNT，然后变得饱和。与以往的研究相比，我们还采用MD模拟研究了晶界对CNT增强铁基复合材料失效机制的影响。我们的调查表明，失效不是从基体-纤维界面开始，而是从晶界开始并与界面合并。本研究的结果不仅可以帮助工程师和制造商选择最佳的层状MWCNT来合成特定应用的复合材料，而且还为科学家提供了一种新的方法来模拟复合材料以预测所需的性能。
2021-02-09 cond-mat.mtrl-sci
X20CoCrWMo10-9//Co3O4: a Metal-Ceramic Composite with Unique Efficiency Values for Water-Splitting in Neutral Regime
水分解允许将太阳能储存成化学键（H2+O2），并将有助于实现对有限的可用化石燃料的迫切需要的替代。特别是在中性环境中，电化学引发的水裂解由于阳极引起的高过电位而效率低。对钴基工具钢X20 CoCrWMo 10 -9进行电活化处理，制备了一种新型复合材料（X20 CoCrWMo 10 -9//Co 3 O 4），该材料对水电解的阳极半电池反应具有催化活性。与最近开发的最新电催化剂相比，在pH 7校正的0.1 M磷酸盐缓冲液中使用这种新阳极实现的电流密度在宽范围的超电势上高出约10倍，并且代表了先进催化剂在支持水分解的制度中显示的基准性能，该制度明显优于pH 7介质。X_（20）CoCrW_（10 -9）//Co_3 O_4不仅在pH 7，而且在pH 13时都表现出良好的电催化性能，明显优于IrO_2-RuO_2、单相Co_3 O_4和Fe/Ni基催化剂。XPS和FT-IR实验均揭示了X_（20）CoCrWMo_（10 -9）//Co_3O_4复合材料表面的主要化合物为Co_3O_4。在一个全面的双束FIB-扫描电子显微镜（聚焦离子束扫描电子显微镜）的研究，我们可以表明，新的复合材料不表现出一个经典的衬底层结构，由于内部形成的钴富集的外区。这种结构上的特殊性，基本上负责出色的电催化OER性能。
2017-03-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
One-Pot Approach for Acoustic Directed Assembly of Metallic and Composite Microstructures by Metal Ion Reduction
提出利用驻波控制金属离子还原产物的一锅法，单步制备周期性、同心、多层及复合金属微结构，减少工序并避免纳米颗粒稳定与界面亲和要求。
2023-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A minimalistic approach to simulate multiple failure mechanisms of metal matrix fiber-reinforced composites by the phase field and cohesive zone models
金属基纤维增强复合材料的力学性能复杂地取决于其结构的诸多方面。在本文中，我们提出了一个\emph{minimalistic}的方法来研究界面脱粘，基体开裂，以及它们的竞争，在金属基纤维增强弹塑性复合材料的数值模拟。该方法结合了界面脱粘的内聚区模型和基体开裂的相场模型。该框架的特点是：（1）裂纹的形核、扩展和分支过程不需要几何规划就能很容易地跟踪;（2）界面脱粘仅由CZM决定，而不受体相场的干扰;（3）内聚界面厚度为零，而不是正则化;（4）任何合理的内聚定律都可以在很少的约束条件下很容易地结合起来：（5）由于模型中的应变都是很好定义的，所以很方便地考虑了基体的弹塑性;（6）准确捕捉了基体开裂和界面脱粘两种失效机制的竞争。该框架的准确性与现有的分析和数值结果进行了验证。该框架在研究复合材料中各种复杂的裂纹行为方面显示了潜力。
2021-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Toroidal Carbon Nanotubes with Encapsulated Atomic Metal Loops
环形碳纳米管可以用作原子金属线的封装环的宿主。这种复合结构已被分析使用密度泛函理论的半导体C $_{120}$环面封装链的Fe，Au和Cu原子。铠装金属项链形成锯齿形结构，并将HOMO/LUMO带隙降低到小于0.1 eV。铁复合物是铁磁性的，其磁矩基本上与体心立方铁的磁矩相同。这些环形复合材料的方位角对称性表明，它们可能提供与直的金属封装的碳纳米管无关的新的电磁特性。
2010-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Thermal Properties of the Hybrid Graphene-Metal Nano-Micro-Composites: Applications in Thermal Interface Materials
作者报道了具有混合石墨烯-金属颗粒填料的导电热界面材料的合成和热性能。所得复合材料的热导率在从300 K至400 K的温度范围内增加约500%，在5体积%的小石墨烯负载分数。热性能的异常强烈增强归因于石墨烯的高固有热导率、石墨烯与基质材料的强耦合以及石墨烯和银颗粒填料的大范围长度尺度（从纳米到微米）。所得结果对先进电子学和光电子学的热管理具有重要意义。
2012-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic investigation of deformation and fracture of individual structural components of metal matrix composites
本研究构建原子尺度框架，通过分子静力学模拟分析NiAl-Al₂O₃界面及组分的力学行为，获取多体系刚度与应变-应力特性，为金属基复合材料细观力学损伤模型提供低尺度参数支撑。
2024-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon nanotube/metal corrosion issues for nanotube coatings and inclusions in a matrix
腐蚀是金属中固有的不可避免的现象，即使对该主题进行了大量研究，也没有发现完全防止腐蚀的理想保护。然而，诸如使用保护涂层和修改材料的结构或成分的方法已被用于减缓逐渐腐蚀，幸运的是，它们被证明是非常有益的。研究的重点已经转移到整合新的材料和结构，以提高复合材料的耐腐蚀性。碳纳米管（CNTs）由于其化学惰性和高的机械、电气和热性能而成为一种有吸引力和有前途的填料。碳纳米管可以通过在金属上形成钝化层并促进富锌聚合物（ZRP）涂层中的牺牲保护来填充金属和聚合物基复合材料的间隙，因此可以用作防腐蚀填料。本文综述了已进行的研究，以更好地了解碳纳米管对复合材料耐腐蚀性的影响。因此，在金属基复合材料（MMC），大部分的工作已经进行了电沉积涂层，即镍基碳纳米管复合材料，其中显示出改善的耐腐蚀性CNT添加。另一方面，有一些论文研究了镁基碳纳米管复合材料的耐腐蚀性，其腐蚀结果与其他金属-碳纳米管复合材料的结果相矛盾。对于ZRP或聚合物基涂层，有一些论文研究了CNT对所述复合材料的腐蚀的影响。碳纳米管可以增强涂层与基体之间的结合力，并通过形成导电网络，促进Zn颗粒的牺牲保护，从而提高耐腐蚀性。
2018-11-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
One-step Patterning of Sub-wavelength Plasmonic Gratings in Metal-Polymer Composites
基于双光子聚合（TPP）的2D和3D微/纳米制造已成为增材制造的有力竞争者，用于各种应用。在这篇手稿中，我们报告了一个步骤图案化的结构稳定，亚波长的2D和3D金纳米结构，使用飞秒激光，通过将单光子光引发剂仅在纯的和金属前体掺杂的聚合物。金属聚合物复合纳米结构是直接写入的原位减少金前体的光致抗蚀剂使用飞秒激光照射。光引发剂引发金前体的还原并基于双光子吸收现象诱导光致抗蚀剂的同时聚合。制备了不同金前驱体含量的衍射光栅，并通过测量其红外衍射效率进行了表征。最小线宽为390 nm，已达到5重量%的载金聚合物。系统地研究了激光功率、金属前驱体负载量等对线宽的影响。这些研究有望为探索新的材料组合铺平道路，以开发简单的制造方法，以显著低的成本和高产量制造金属复合材料功能结构。
2016-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
One-step Pulsed Laser Deposition of Metal oxynitride/Carbon Composites for Supercapacitor Application
本文提出一步脉冲激光沉积法共烧蚀钛、氮化钒与石墨靶材，室温下合成碳/金属比和氧/氮比可调的三维多孔碳-金属氮氧化物纳米复合电极，并验证其作为无粘结剂超级电容器电极的电荷存储性能。
2024-08-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Study of the structural defects on carbon nanotubes in metal matrix composites processed by severe plastic deformation
最近提出将碳纳米管（CNT）作为防止晶粒生长的稳定剂，所述晶粒生长即使在通过剧烈塑性形变获得的纳米晶体和超细晶粒材料中的低温输入下也可能发生。在这项研究中，我们分析了在碳纳米管增强镍基复合材料与不同的增强重量分数的纳米管上的结构缺陷的演变。采用高压扭转法制备了复合材料，并以拉曼光谱为主要表征手段。结果表明，对于CNT进行高能处理，这是不够的，只分析ID/IG比（如现有文献中提出的），但它也是必要的，以评估G带的移动，其跟踪的CNT经历的非晶化轨迹。此外，我们观察到，碳纳米管所遭受的变形是相关的累积应变，并与这些复合材料的部分碳纳米管分数的变化。这与它们承受变形过程中发生的塑性应变的能力有关。此外，缺陷状态在微观结构细化中达到饱和之前达到饱和。这些结果将有助于有效优化此类工程复合材料的加工。
2020-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of the embedded cell method for the numerical homogenization of metal-ceramic composite materials
Universität Stuttgart（斯图加特大学）
本文分析了嵌入单元法在金属陶瓷复合材料数值均质化中的收敛性及材料属性一致性，探讨了一维线弹性模型、一维简单塑性模型及二维线性各向同性材料的均质化特性。
2016-09-24 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.AP
Microstructural and texture evolution of Copper-(Chromium, Molybdenum, Tungsten) composites deformed by high-pressure-torsion
采用室温高压扭转（HPT）对含Cr、Mo或W的Cu-难熔金属复合材料进行了剧烈的塑性形变。在等效应变为~75时，每个复合材料中均形成层状显微组织。难熔金属形成了{hkl}<111>纤维织构，并向切向方向略微倾斜。这种织构在Mo和W中比在Cr中更强且更清晰。通过对这些样品施加垂直于原始剪切应变的附加HPT变形，发现Cu 30 Mo 70和Cu 20 W80（wt.%）的片层结构发生了变化。复合材料可以保持在高等效应变，并且耐火层厚度可以在Cu_（20）W_（80）中减小到20-50 nm，在Cu_（30）Mo_（70）中减小到10-20 nm。虽然相邻区域的微观结构对齐，并有证据表明，在这两种复合材料的局部织构，大块织构的Cu 30 Mo 70在这第二步的HPT变形变得较弱。这是由于难熔金属薄片是不连续的和不完全对齐的。这项工作表明，通过高压扭转可以形成Cu-VI族难熔金属的超细复合材料，其中存在足够体积分数的Mo或W的纳米层状结构是可能的。
2018-04-27 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
Lithography-Free, Manganese-Based Ultra-Broadband Absorption Through Annealing-Based Deformation of Thin Layers into metal-air composites
制作，表征和分析的超宽带光刻免费吸收。在450-1400 nm波长范围内，实验测得平均吸收率超过94%。这种超宽带吸收是通过一个简单的退火三层金属-绝缘体-金属（MIM）配置。结构中使用的金属是锰（Mn），这也使得结构具有成本效益。结果表明，该结构保持其高吸收TM偏振，高达70度，和TE偏振，高达50度。此外，这种宽带吸收背后的物理机制进行了解释。由于免光刻和成本效益高，该结构是大面积和大规模生产的理想选择。
2018-12-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Manganese reduction/oxidation reaction on graphene composites as a reversible process for storing enormous energy at a fast rate
氧还原/析氧反应（ORR/OER）是燃料电池或金属空气电池的基本过程。然而，ORR/OER通常需要贵金属催化剂，并且具有O2的低溶解度（10-3摩尔/升）、低动力学速率（10- 6cm 2/s）和低可逆性的缺点。我们报告了石墨烯/MnO 2复合材料上的锰还原/氧化反应（MRR/MOR），提供了高容量（4200 mAh/g）、快速动力学（0.0024 cm 2/s，比ORR/OER高三个数量级）、高溶解度（比O2高三个数量级）和高可逆性（100%）。我们进一步利用MRR/MOR发明了可充电锰离子电池（MIB），其提供1200 Wh/Kg的能量密度（锂离子电池的数倍）、快速充电能力（3分钟）和长循环寿命（10，000次循环）。MRR/MOR提供了一种新型的能量转换或存储系统，其具有非常高的能量密度，使得电动车辆一次充电可以行驶更多的里程。
2014-10-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Polycrystal model of the mechanical behavior of a Mo-TiC30vol.% metal-ceramic composite using a 3D microstructure map obtained by a dual beam FIB-SEM
Mo-TiC 30 vol. %的机械性能在大的温度范围（25^{ \circ }C至700^{ \circ }C）内研究了陶瓷-金属复合材料。高能X射线断层扫描被用来揭示通过复合材料的硬质碳化钛相的渗透。使用两相材料的多晶方法，对材料的真实3D聚集体进行有限元模拟。3D微观结构，用作预测的起始配置，通过在耦合到电子背散射衍射系统（3D EBSD，EBSD层析成像）的双束聚焦离子束（FIB）-扫描电子显微镜（SEM）中连续切片来获得。该3D聚集体由钼基体和碳化TiC骨架组成。与大多数BCC金属一样，钼基体相的特征在于塑性机制随温度的变化。我们使用多晶模型的BCC材料，这是扩展到两相（TiC和Mo）。通过对纯铌的实验，确定了基体的模型参数。对于所有的温度研究，TiC颗粒被认为是脆性的。TiC颗粒的逐渐损伤的治疗，基于累积失效法，这是近似的表观颗粒弹性刚度的演变。该模型使我们能够确定局部力学场的变形和温度的演变。我们表明，需要一个代表复合材料的实际微观结构的3D聚集体来了解所研究的复合材料的局部和全局力学性能。
2013-01-08 cond-mat.mtrl-sci physics.med-ph
Modeling and simulation of interface failure in metal-composite hybrids
混杂复合材料在轻量化工程中的应用使纤维增强聚合物和传统金属的材料特定优势得以结合。连接材料之间的界面是特别感兴趣的，因为故障往往发生在结合区。在这方面的贡献，铝部件和玻璃纤维增强环氧树脂的连接被认为是在微观尺度上。本构模型考虑了局部界面的粘结破坏和块体材料的内聚破坏。界面破坏由内聚区模型表示，而聚合物的行为由弹塑性损伤模型描述。一个梯度增强配方，以避免众所周知的局部连续损伤模型的网格依赖性。数值均匀化方案的应用允许有效的牵引分离关系的预测。因此，局部界面强度和几何形状的随机粗糙界面的宏观性质的影响进行了研究的数值研究。粗糙度的增加对有效接头性能有积极影响。
2021-08-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical reflectivity and magnetoelectric effects on resonant plasmon modes in composite metal-multiferroic systems
本文采用基于电动力学的模型研究了磁电效应对光反射率的影响。众所周知的\emph{Nakayama's}边界条件重新考虑磁电耦合以及外部施加的磁场$\mathbf{B}$在任意方向。结果发现，反射率表现出强烈的波动，入射辐射接近的特征反铁磁共振频率与多铁性材料在太赫兹制度。通过使用有限元法（FEM）和Rouard方法，对于宽范围的波长（0.1 - 5 mm），对10 nm金属箔验证了这些结果，对于特定材料BaMnF $_4$，显示出与Nakayama的结果良好的一致性。
2013-09-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Topologically ordered magnesium-biopolymer hybrid composite structures
镁及其合金由于其独特的生物可降解性和高比机械性能的组合而成为可能的生物可降解生物材料。然而，尽管使用了合金化和保护涂层，但在植入过程中镁的不受控制的生物降解仍然是一个主要挑战。在这项研究中，镁金属和生物聚合物的混合复合材料结构被制造作为一种替代方法来控制镁的腐蚀速率。开发了一种结合金属泡沫生产和注射成型的多步骤工艺，以创建在所有三个维度上拓扑有序的混合复合材料结构。初步调查的混合镁-聚合物复合材料结构所表现出的机械性能和腐蚀行为提出了一种新的潜在的方法，镁基生物医学设备的发展。
2016-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Statistical and Scaling Properties of the $ac$ Conductivity in Thin Metal-Dielectric Composites
本文研究了金属-介质薄膜的$ac$电导率在金属组分损耗的不同区域，特别是在损耗消失极限下的标度和统计特性。我们用二维$RL-C$网络对体系进行了建模，并用实空间重整化群方法计算了有效电导率。研究发现，对于很小的损耗，实际电导率会有很大的波动。的相关长度，这似乎是相当于本地化长度，发散消失的损失确认我们以前的结果为真实的电导率衰减的损失。我们还发现，真正的电导率的分布成为对数正态低于一定的临界损耗$R_{c}$，这是有限系统的大小依赖。对于无限大系统，临界损耗消失，对应于有限损耗的局部模式和零损耗的扩展模式之间的相变。
1998-08-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Inverse Design of Composite Metal Oxide Optical Materials based on Deep Transfer Learning
具有特殊光学性质的光学材料广泛应用于从计算机显示到太阳能利用的广泛技术中，导致从多年的广泛材料合成和光学表征积累的大量数据集。以前，已经开发了机器学习模型来预测材料表征图像的光学吸收光谱，反之亦然。在这里，我们提出了TLOpt，一种基于迁移学习的逆光学材料设计算法，用于建议具有所需目标光吸收光谱的材料成分。我们的方法是基于深度神经网络模型和全局优化算法（包括遗传算法和贝叶斯优化）的组合。采用迁移学习策略解决了基于Magpie材料成分描述子的光学吸收光谱神经网络预测器训练过程中的小数据集问题。实验结果表明，该算法可以高精度地反求出具有化学计量比的材料成分。
2020-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Composite fabrics of conformal MoS2 grown on CNT fibers: tough battery anodes without metals or binders
在寻求提高电池性能的过程中，纳米结构化电池电极提供了具有导电性和固态扩散机制的架构，这些架构是基于聚集的球形微粒的传统电极所不可及的，同时通常还有助于其他不稳定活性材料的循环性。该工作描述了电极，其中活性材料和集电器形成为单个纳米结构的复合网络，由覆盖有在石墨层上优先对准生长的共形MoS 2的碳纳米管纤维的宏观织物组成，而没有金属集电器或任何导电或聚合物添加剂。CNTF/MoS 2的复合织物保持高韧性并显示出高达1.2S/m的面外电导率，高于避免电极的电传输限制性能的阈值（1 S/m），并且高于由分散的纳米碳制备的对照纳米复合LIB电极（0.1S/m）。与Li循环后，它们显示出高达0.7 Ah/g的比容量以及可观的倍率性能和低电流密度（在0.1 A/g下50次循环后108%的容量保持率）以及高电流密度（在1 A/g下250次循环后89%的容量保持率）下的循环稳定性。复合织物是柔性的，具有高达0.7J/g的高拉伸韧性，比常规电极或常规MoS 2材料高两个数量级，并且在不同电流密度下的全电极容量高于现有技术。
2021-07-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ferrous Metal Matrix Composites Status Scope and Challenges
本文总结了铁基金属基复合材料的现状、范围与挑战，指出其研究少于有色金属基复合材料，并强调用工业废料替代昂贵增强材料以降低成本，同时展望其作为 NFMMCs 有力竞争者的前景。
2023-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Mode I fracture toughness of asymmetric metal-composite adhesive joints
本文采用双悬臂梁（DCB）试验研究了异种金属-复合材料胶接接头的Ⅰ型断裂韧性。研究中的特殊接头是由薄钛板与薄碳纤维增强塑料（CFRP）层压板的粘合剂连接产生的，并设想在未来飞机的混合层流控制系统中实现。四种不同的工业技术的钛和CFRP粘合剂的连接进行了评估/比较;共粘结和不粘结剂和二次粘结使用热固性或热塑性CFRP。采用真空辅助树脂传递模塑（VARTM）技术制造面板。在制造之后，将板切割成测试样本，因为它们太薄（约2.4mm厚），需要用两个铝背衬梁从钛和复合材料侧进行加强，以确保钛在随后的DCB测试期间不屈服。为了从实验数据中确定接头的断裂韧性，作者最近开发了一种分析模型，该模型考虑了构成试样的两个子层压板的弯曲-延伸耦合以及制造引起的残余热应力。对于四个制造选项（MO）的调查，载荷-位移行为，故障模式，和断裂韧性性能进行了介绍和比较。
2020-05-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Material combination optimization for brazed ceramic-metal composites using Artificial Intelligence
本研究提出基于人工智能的方法预测钎焊陶瓷-金属复合材料组合，发现多项式回归在单输出中表现最佳，而32-16-32结构的Autoencoder模型在多输出预测中误差极低。
2025-10-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Unleashing the Potential of Li-Metal Batteries A Breakthrough Ultra-High Room-Temperature Ionic Conductivity Composite Solid-State Electrolyte
本文通过向PVDF-HFP基体引入SiO2纳米球制备了超高室温离子电导率的复合固态电解质，实现了1.35 mS cm-1的室温电导率及优异的循环稳定性，并成功扩展至固态钠/钾电池。
2023-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Effect of "dipolar-biasing" on the tunability of tunneling magnetoresistance in transition metal oxide systems
我们在La $_{2/3}$ Sr $_{1/3}$ MnO $_{3}$与CoFe $_{2}$ O $_{4}$的复合物中观察到一种不寻常的隧穿磁电阻（TMR）现象，其中TMR随外加磁场的变化曲线表明了一种“负矫顽场”。追溯其起源到一个“偶极偏置”的La $_{2/3}$ Sr $_{1/3}$ MnO $_{3}$由CoFe $_{2}$ O $_{4}$，我们表明，即使是一个单一的复合材料的TMR可以连续调谐，使电阻峰值或最高灵敏度的TMR可以定位在任何地方的磁场轴与适当的磁历史的样品。TMR的这种前所未有的可调谐性的现象通常应该存在于所有这样的复合材料中。
2013-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Damage-tolerant, laminated structural supercapacitor composites enabled by integration of carbon nanotube fibres
结合能量储存能力和结构机械性能的多功能材料的自然实施例是层状结构，类似于层压结构复合材料和电化学能量储存装置。一种具有集成双电层电容存储的结构复合材料，通过树脂灌注叠层来生产，所述叠层包括用作机械增强的织造玻璃织物、用作电极/集电器的碳纳米管非织造织物和聚合物电解质。能量存储层图案化有孔，其在集成之后形成用于层之间的机械互连的树脂塞，类似于铆钉。有限元建模用于优化铆钉形状和面密度对层间剪切性能的影响。在三点弯曲过程中的恒电流充电放电测试表明，在3.5 V下的大挠度或重复加载/卸载循环后，性能没有退化。这种机械公差是消除金属集电器和多功能材料的有效集成的结果，如通过电子显微镜和X射线计算机断层成像观察到的。相比之下，具有金属集电器的对照样品，类似于嵌入式装置，在反复弯曲时迅速降解。
2020-08-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Damage accumulation during high temperature fatigue of Ti/SiC$_f$ metal matrix composites under different stress amplitudes
采用同步加速器X射线计算机断层成像（CT）和X射线衍射（XRD）技术，原位研究了不同应力幅下高强度TC 17钛合金/单向SiC纤维复合材料（纤维直径= 100 $μ$ m）在高温（350 °C）疲劳循环下的损伤机制和载荷重分布。通过CT绘制了裂纹和纤维断裂的三维形态。在稳定生长期间，基体开裂占主导地位，当绕过桥接纤维时，裂纹偏转（高度为50-100 $μ$ m）。少量的桥接纤维断裂接近基体裂纹平面，特别是在相对较高的应力幅循环。加载到峰值应力导致裂纹快速增长，伴随着纤维断裂的爆发。与稳定增长阶段相比，在快速增长阶段，许多纤维断裂发生在距基体裂纹面50-300 $μ$ m处，导致断裂表面上的广泛纤维拔出。在纤维负载，界面应力，和在裂纹附近的纤维-基体脱粘的程度的变化已映射为疲劳循环和快速增长后的高空间分辨率XRD。纤维/基体界面滑动延伸至裂纹平面两侧的600 $μ$ m（在稳定增长区）或700 $μ$ m（在快速增长区）。界面剪切应力的方向与加载周期，与最大摩擦滑动应力达到~55 MPa的稳定增长和快速增长的制度。
2021-02-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optomagnetic composite medium with conducting nanoelements
提出了一种新型的金属-介电复合材料，其特征在于在红外和可见光谱范围内的有效磁导率的类似共振的行为。这种材料可以被称为光磁介质。分析形式主义的基础上解决散射问题考虑夹杂物的阻抗边界条件，产生的电流和电荷分布的夹杂物。有效磁导率的存在及其共振性质导致了新颖的光学效应，并开辟了新的可能的应用。
2002-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
