Machine Learning-Assisted Exploration of Thermally Conductive Polymers Based on High-Throughput Molecular Dynamics Simulations
发现具有更高导热性的无定形聚合物是重要的，因为它们在传热应用中无处不在。随着材料信息学的最新进展，机器学习方法越来越多地被用于寻找或设计具有所需特性的材料。然而，使用机器学习寻找导热聚合物的努力相对有限，主要是由于缺乏具有合理数据量的聚合物热导率数据库。在这项工作中，我们结合高通量分子动力学（MD）模拟和机器学习来探索具有相对较高热导率（> 0.300 W/m-K）的聚合物。我们首先从现有的PolyInfo数据库中随机选择365种聚合物，并使用MD模拟计算其热导率。然后使用这些数据训练机器学习回归模型，以量化结构-热导率关系，进一步利用该模型筛选PolyInfo数据库中热导率> 0.300 W/m-K的候选聚合物。最终确定了133种MD计算的热导率高于此阈值的聚合物。在不同的模拟条件下，选择具有宽范围热导率值的聚合物进行重新计算，并且发现热导率高于0.300 W/m-K的那些聚合物大多被计算以保持高于该阈值的值，尽管精确值有波动。还构建了一个分类模型，在预测导热系数高于或低于0.300 W/m-K的聚合物时，得到了与回归模型相似的结果。这项工作的策略和结果可能有助于自动化的高导热性聚合物的设计。
2021-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Soft capacitor fibers using conductive polymers for electronic textiles
报道了一种新型的高柔性高电容导电聚合物纤维。在其横截面中，纤维的特征是位于金属电极周围的数百个导电和绝缘塑料层的周期性序列。该光纤是使用光纤拉丝方法制造的，其中多材料宏观预制件在单个制造步骤中被拉制成亚毫米电容器光纤。从单个预制件可以获得几公里长的光纤，光纤直径在500 μ m-1000 μ m之间。我们的光纤的典型测量电容为60-100 nF/m，并且与光纤直径无关。相比之下，具有可比尺寸的同轴电缆将仅具有~0.06nF/m的电容。对光纤频率响应的分析表明，在其最简单的询问模式中，电容器光纤具有5 kOhm/L的横向电阻，其与光纤长度L成反比并且与光纤直径无关。纤维材料的柔软性、纤维结构中不含液体电解质、易于大规模生产的可扩展性以及我们纤维的高电容使它们对从分布式传感到能量存储的各种智能纺织品应用很有兴趣。
2010-06-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
In-situ microwave characterization of ferromagnetic microwires-filled polymer composites: a review
本文介绍了新兴的研究领域和相关的物理聚合物基复合材料使非晶铁磁微丝。在简要分析其物理基础的基础上，展示了它们的可调谐磁场和机械应力特性以及直流电对其微波行为的影响。所展示的多功能性强烈暗示了各种潜在的应用，如结构健康监测和高性能传感器。指出未来的挑战主要在于合理的微丝剪裁，以期提高微丝复合材料的微波性能
2014-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Nanostructured Polymer Films with Metal-like Thermal Conductivity
导热聚合物具有根本意义，并且也可以用于热管理应用。最近的研究表明，拉伸聚合物可以实现高导热性。然而，热在导热聚合物中的传输机制尚未阐明。在这里，我们报告了一种可扩展的聚乙烯薄膜的制造方法，具有62 W/m-K的高热导率。所实现的热导率比典型聚合物的热导率（~0.1 W/m-K）大两个数量级以上，并且超过用作传统导热体的许多金属和陶瓷的热导率。仔细的结构进行了研究，并揭示了该膜由纳米纤维与结晶和非晶区域。与传统观念相反，我们揭示了非晶形态在实现如此高的热导率中的重要性，而不是简单地从结晶度和微晶排列的增强。非晶相达到~16 W/m-K的显著高的热导率。即使如此，我们确定，这种非晶相的存在下是占主导地位的因素，因为薄膜的热导率仍然远低于预测值为散装单晶聚乙烯（237 K/m-K）。这项工作为导热聚合物的合理设计和合成奠定了基础，并为先进的热管理开辟了新的机会，特别是当需要灵活，轻质，化学惰性和电绝缘的热导体时。
2017-08-21 cond-mat.mtrl-sci
A resistive electron irradiation microsensor made from conductive electrospun polycaprolactone fibers loaded with carbon nanotubes and fullerene C60
本研究利用负载碳纳米管和C60的静电纺丝聚己内酯纤维制成电子辐照微传感器，其电导率随电子束辐照永久增加，最大电导率依赖加速电压，可用于β辐射探测。
2024-03-14 cond-mat.mtrl-sci
A study of random resistor-capacitor-diode networks to assess the electromagnetic properties of carbon nanotube filled polymers
我们确定了随机放置的电阻器，电容器和二极管的大型三元网络的频率相关的有效介电常数。这样的系统的线性电路分析示出匹配单壁碳纳米管（SWCNT）填充聚合物的实验介电响应。该建模方法能够再现单壁碳纳米管填充复合材料的两个最重要的特征，即低频色散和偶极弛豫。模拟结果得到了实验数据所证实的重要物理结论：SWCNT填充聚合物复合材料的低频行为主要是由半导体SWCNT的分数引起的。
2013-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust Chemiresistive Behavior in Conductive Polymer/MOF Composites
本研究提出导电MOF与导电聚合物杂交策略，显著提升化学电阻传感器的恢复动力学、循环稳定性和动态范围，并通过能带排列和DFT计算揭示空穴富集增强解吸的机理，实现室温长期响应保持。
2024-03-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
"Highly Conductive PDMS/Carbon Nanotube/Graphene Nanocomposites and Effect of Sulfuric Acid Treatment on Conductivity"
聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一种绝缘体，通常用于微结构的制造，但需要导电的PDMS。因此，本研究主要集中于制备具有高导电性的PDMS纳米复合材料。因此，我们生产了高度导电的PDMS纳米复合材料，其填充有多壁碳纳米管（MWCNT）和石墨烯纳米片（GNP）。由于碳纳米管和纳米颗粒之间的协同效应，我们希望得到更多的导电纳米复合材料比PDMS纳米复合材料填充只有碳纳米管。此外，我们还研究了硫酸处理对所制备的PDMS/MWCNT/GNP纳米复合材料的表面组成和电导率的影响。结果表明，硫酸处理的样品的电导率显着高于未经处理的样品。电导率在270.7 ~ 1074.9S/m之间，其中酸处理样品的电导率较高。
2020-05-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Wafer-scale fabrication of mesoporous silicon functionalized with electrically conductive polymers
本文提出低阈值可扩展的合成路线，在介孔硅中电化学合成PANI、PPy、PEDOT复合材料及通过固相聚合制备PEDOT/pSi杂化材料，实现74%填充度并使电导率提高两倍，展现出热电应用潜力。
2024-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nanomechanics of Shear Rate-Dependent Stiffening in Micellar Electrically Conductive Polymers
Cornell University（康奈尔大学）；Manlius Pebble Hill School（马尼乌斯皮布尔山学校）；Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering, Cornell University（康奈尔大学西布雷机械与航空航天工程学院）
本研究通过多尺度粗粒化模拟，揭示了PAMPSA-PANI导电聚合物在低、高剪切速率下分别通过胶束聚结致密化和核心解离形成取向纤维两种机制，实现跨三个数量级剪切速率的可逆机械刚化，为设计速率自适应固态聚合物提供了分子级框架。
2025-10-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Polyaniline as a conductive polymer and its role in improving the efficiency and conductivity of perovskite solar cells
University of Mazandaran（马赞德兰大学）；Central Tehran Branch, Islamic Azad University（伊斯兰阿扎德大学德黑兰中央分校）；Universitas Ahmad Dahlan（艾哈迈德·达兰大学）
本文研究聚苯胺对钙钛矿太阳能电池性能的提升作用，对比氧化石墨烯、还原氧化石墨烯，发现还原氧化石墨烯使功率转换效率提升36.8%，验证了该方法的有效性。
2026-08-27 cond-mat.mtrl-sci cs.SY eess.SY
Rapid technique for preparing conductive graphene-borosilicone putty
当硼硅腻子填充石墨烯片时，结果可以是“g-putty”-一种对变形非常敏感的导电腻子。在这项工作中，我们提出了一种快速的方法，从市售成分生产g-腻子。该过程可以在室温下进行，并且甲醇是其唯一的废物。
2019-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Thermal conductivity of polymers and polymer nanocomposites
聚合物因其功能多样、重量轻、成本低、化学稳定性好等特点，在工业和日常生活中得到了广泛的应用。然而，在热交换器和电子封装等应用中，聚合物的低导热性是主要的技术障碍之一。提高聚合物的导热性对于这些应用是重要的，并且在过去二十年中已经成为非常活跃的研究课题。在这篇评论文章中，我们的目标是：1）。从聚合物形态、链结构和链间耦合等方面系统总结了分子水平上对聚合物热传递机理的认识; 2）.强调了最近在提高纳米结构聚合物和聚合物纳米复合材料的导热性方面所做的努力的基本原理。最后，我们概述了高导热聚合物和聚合物纳米复合材料的主要进展，挑战和展望。
2018-05-15 cond-mat.mtrl-sci
The role of weak interfaces in the tensile deformation and fracture of particle-filled polymers studied by phase-field model
Bauhaus-Universität Weimar（魏玛包豪斯大学）；Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Tongji University（同济大学）；Fudan University（复旦大学）
该研究采用内聚力区相场模型，揭示颗粒填充聚合物中弱界面可诱导中间软化阶段，降低最大应力但提高断裂应变，明确了弱界面的双重作用。
2026-08-20 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Explicit relationship between electrical and topological degradation of polymer-supported metal films subjected to mechanical loading
为了全面表征聚合物衬底上金属化层的机械可靠性，应考虑电气和机械退化。虽然很明显，导电膜的开裂会导致电性能退化，但电阻的增长与诱导裂纹图案的参数之间的定量关系迄今为止仍未被探索。借助有限元建模，我们能够找到一个明确而简洁的表达式，表明电阻的增长与裂纹长度的四阶和面积裂纹密度的二阶。通过与聚合物支撑的金属薄膜的拉伸测试的实验结果进行比较，验证了所发现的关系。只要欧姆定律成立，该模型与薄膜的长度尺度无关，可适用于不同厚度的薄膜。它表明，线性裂纹密度是一个模糊的参数，不正确地捕捉裂纹图案的发展。为了明确表征裂纹图案的强度，提出了一种通用的无量纲因子。提出的结果表明，有一个广泛的可能的裂纹图案，不导致电气故障的导电膜，可用于柔性电子器件的无故障设计。
2019-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Validation of a temperature-dependent elasto-viscoplastic material model for a talcum-filled polypropylene/polyethylene co-polymer using glove box flap component tests
在汽车工业中，热塑性聚合物用于大量的内部和外部部件。这些部件必须通过所有潜在的碰撞和安全相关测试，在低到高的环境温度范围内需要适当的性能。今天，车辆设计在很大程度上是由数值模拟方法，以推进对原型自由车辆的发展。这就需要一个精确的建模的温度和ratedependent，弹粘塑性的聚合物结构的机械响应。在这项工作中，一种新的弹粘塑性温度依赖性材料模型的验证进行使用手套箱皮瓣段受到冲击载荷的球形冲头在一个定制的加载框架。所提出的材料模型显示了一个很好的预测实验结果。
2019-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Conductive Paintable 2D Layered MoS2 Inks
展示了具有纵横比依赖导电性的2D层状MoS2的导电和可涂油墨。使用超声波辅助溶剂剥离MoS2，高浓度的2D和少层悬浮液成为油墨，在涂漆时提供连贯的膜。可喷涂的2D MoS2油墨的导电性可以通过长度和宽度来调节，其中导电性与喷涂方向有关。减小涂膜的宽度，增加了相同长度的电导率，并且膜的电导率是纵横比依赖的。溶剂剥离的2D MoS2油墨可以在没有聚合物添加剂的情况下进行涂漆。
2020-10-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Muiltiscale modeling of electrical conductivity of R-BAPB polyimide + carbon nanotubes nanocomposites
用多尺度方法模拟了具有手性（5，5）的单壁碳纳米管（CNT）填充的聚酰亚胺R-BAPB聚合物的电导率。建模开始于聚合物填充的碳纳米管结的随时间变化的原子构型的分子动力学模拟。然后，在第一步中获得的原子位置被用来执行完全的第一性原理微观计算的碳纳米管结的接触电阻使用基于格林函数的量子输运技术。最后，将这些接触电阻作为输入提供给使用Monte Carlo逾渗模型的CNT系综电导率的统计计算。第一性原理计算的结果表明，聚合物填充的碳纳米管结的接触电阻的碳纳米管结的几何形状，包括一个角度$φ$之间的碳纳米管轴和周围的碳纳米管聚合物原子的位置非常强的依赖性。将这种强烈的依赖性以及CNT团聚解释到逾渗模型中，将电导率的计算值推到略高于逾渗阈值的0.01 S/m以下，这在具有各种基础聚合物的复合材料的实验范围内。进一步降低复合材料的导电性的可能机制进行了讨论。
2020-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic tuning of ENZ wavelength in conductive polymer films via polaron excitation
本文通过光激发极化子形成与解离引起的空穴浓度可逆变化，在p型有机PEDOT:PSS薄膜中实现了高达150 nm的ENZ波长动态调谐，并揭示了亚皮秒级超快切换潜力，为柔性光电子学中的非线性光学应用提供了新平台。
2024-12-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
A facile and low environmental impact approach to prepare thermally conductive nanocomposites based on polylactide and graphite nanoplatelets
在这项工作中，基于聚（L-丙交酯）PLLA和石墨纳米片（GNP）的纳米复合材料的制备进行了评估，通过应用，第一次，反应性挤出（REX）聚合方法，这被认为是一种低环境影响的方法来制备聚合物系统，并允许一个简单的可扩展性。特别地，使用了由芘端基和聚（D-丙交酯）（PDLA）链（Pyr-D）构成的特别合成的分子，其能够与GNP层的表面相互作用以及在L-丙交酯的开环聚合（ROP）期间形成立体嵌段。通过将GNP/引发剂系统添加到L-丙交酯中来合成纳米复合材料，所述GNP/引发剂系统通过将石墨分散在丙酮/Pyr-D溶液中来制备，所述丙酮/Pyr-D溶液在超声处理过程后干燥。DSC和X-射线衍射测量证明了通过使用基于芘的引发剂合成的系统的立体络合，其程度被证明取决于PDLA链长。所有制备的纳米复合材料-包括从经典引发剂即1-十二烷醇开始合成的那些-保留了类似的电导率，而发现在立体复合样品中热导率增加。通过扫描探针显微镜（SPM）技术证明了立体复合PLA靠近GNP界面的优先定位，支持局部结晶度在纳米复合材料的热导率中的重要作用。
2019-10-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Pressure-induced electro-switching of polymer/nano-graphene composites
研究了聚乙烯醇/聚乙烯基吡咯烷酮（1/1，w/w）、聚乙烯醇以及分散有纳米石墨烯片晶的复合材料的电导率随压力和温度的变化关系。在电荷渗透的临界薄片分数以上，复合材料起到压力诱导电开关的作用。导体到绝缘体的转变是最佳的强烈和稳定的。在大约750巴的临界压力下，电导率下降了两个数量级。这种转变在室温以上十分之一的温度范围内是稳定的。压力下电导率的降低分别是由于聚合物基体的极化率与血小板间分离的压力依赖性之间的竞争。这两个贡献控制的波动引起的电子隧穿通过聚合物屏障分离调节导电片。在聚合物-血小板界面处的局部电场通过辅助隧穿的作用被压力下极化率的降低所抑制。
2019-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Revisiting the Deformation-Induced Damage in Filled Elastomers: Effect of Network Polydispersity
在聚合物网络的微观力学分析中，一个先验假设是本构聚合物链是等长的。然而，链的单分散分布仅仅是一个简化的假设。在本文中，我们放松这一假设，并考虑一个硫化网络与广泛的分布链长。根据该模型，我们预测了具有随机内部结构的填充聚合物网络中的损伤起始和应力-拉伸依赖性。网络力学行为的退化被认为是由吸附到填料表面的股线的粘合失效控制的。我们发现，短的吸附股的罪魁祸首损伤的启动和其有限的可延伸性是机械强度的一个关键决定因素。
2017-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
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
Optimization of salt concentration and Explanation of Two Peak Percolation in Blend Solid Polymer Nanocomposite Films
本文采用溶液浇铸法制备了PEO-PVP/NaPF6共混固体聚合物电解质薄膜。利用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、场发射扫描电子显微镜和原子力显微镜等技术对合成的聚合物纳米复合薄膜的结构/形态特征进行了详细的研究。PEO-PVP + NaPF6O/Na：8薄膜在40 ℃和100 ℃时的离子电导率分别为5.92 × 10 - 6S cm-1和2.46 × 10 - 4S cm-1。电导率随温度的变化表现为Arrhenius型行为，活化能随盐的加入而降低。对优化后的PEO-PVP + NaPF6 O/Na：8高导电体系进行了高温（100 oC）电导率监测，电导率稳定达160 h（约100 oC）。7天）。通过差示扫描量热法（DSC）测量热转变参数。研究结果表明，该聚合物电解质膜在加盐条件下表面光滑，热稳定性可达300 ℃。
2018-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Polymer-based composites for engineering organic memristive devices
忆阻材料与神经形态应用有关，因为它们可以将信息处理与记忆存储结合在单个计算元件中，就像生物神经元一样。这些生物启发材料中的许多都模仿了大脑中发生的记忆和学习过程的特征。在这项工作中，我们报告了一个双端（2-T）的有机器件的忆阻性能的离子迁移介导的离子传输聚合物的基础上。该材料具有独特的忆阻特性：它是可逆切换的，显示数十种导电状态，通过尖峰时间依赖可塑性（STDP）展示了赫布学习，并在单个设备中表现出短期（STM）和长期记忆（LTM）。这两种学习现象的起源和协同作用，从理论上解释了离子电解质和离子导电介质之间的化学相互作用。进一步讨论了传输机制，解释了这些离子器件在可变电场下的动态行为。我们提出这种基于聚合物的复合材料作为一种杰出的神经形态材料，其可调，廉价，灵活，易于加工，可重复，并且比其无机类似物更具生物相容性。
2021-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cs.ET
Synthesis and characterization of chloride doped polyaniline by bulk oxidative chemical polymerization.Doping effect on electrical conductivity
导电聚合物或“有机金属”是由有机构建块制成的高度工程化的纳米结构材料。它们是纳米技术在分子电子学中应用的分子导线的候选者。在这些聚合物中的导电性是由于离域分子轨道的存在。在这项工作中，我们提出了合成氯化物掺杂聚苯胺的本体氧化化学聚合使用固体苯胺盐作为单体，而不是液体苯胺，以减少有毒危害。FTIR和紫外-可见光谱证实了聚合物的预期结构。使用四探针法测量的电导率为1.7S/cm。使用HP阻抗分析仪在10 kHz-13 MHz范围内测量阻抗模量对频率的依赖性。研究了掺杂和制备温度对导电性的影响。
2008-09-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effect of morphology and defectiveness of graphene-related materials on the electrical and thermal conductivity of their polymer nanocomposites
在这项工作中，导电和导热的聚（对苯二甲酸丁二醇酯）纳米复合材料的锡基催化剂的存在下，通过原位开环聚合的环状对苯二甲酸丁二醇酯（CBT）。使用一种类型的石墨纳米片（GNP）和两种不同等级的还原氧化石墨烯（rGO）。此外，在真空下在1700°C下对两种RGO进行高温退火处理以减少它们的缺陷，并研究纳米复合材料的电/热性能与纳米片结构/缺陷之间的相关性。利用电子显微镜、X射线光电子能谱学、热重分析和拉曼光谱等手段对纳米材料的形貌和质量进行了研究。通过流变学、动态力学热分析、体积电阻率和热导率测量，研究了纳米复合材料的热性能、力学性能和电学性能。纳米复合材料的物理性能与纳米片的结构和缺陷相关，证明了纳米片的结构和缺陷对性能的强烈依赖性。特别地，在减少纳米片缺陷后，证明了热导率和电导率两者的显著增强。
2016-10-26 cond-mat.mtrl-sci
LAOStrain response of carbon black-polymer hydrogels: insights from rheo-TRUSAXS and rheo-electric experiment
本研究通过流变-TRUSAXS和电导率测量，对比了导电与绝缘两种炭黑-聚合物水凝胶在LAOS下的屈服行为，揭示了不同微观机制及电导率变化。
2025-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Use of Physicochemical Modification Methods for Producing Traditional and Nanomodified Polymeric Composites with Improved Operational Properties
该研究分析热塑性等聚合物复合材料组分的多种改性方法，重点验证低频超声改性对提升界面作用、纳米颗粒分散性及材料力学等性能的效果，还提及生物改性相关问题。
2025-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cs.CE
Application of flash method in the measurements of interfacial thermal resistance in layered and particulate composite materials
本文研究了利用闪蒸技术评价复合材料中各组分间界面热阻的可能性。这种测量被认为是两个变种，其中第一个是测量的ITR之间的两个粘结层的不同的材料已经研究过的各种研究人员。第二个测试的测量方法的目标是在确定ITR的颗粒复合材料与低和中等填料含量的基础上，其有效的导热系数。提出了这种测量方法，并对两种情况下的颗粒填充聚合物复合材料进行了测试。对于基体和填料的导热系数差异较小的聚合物/玻璃复合材料，得到了肯定的验证结果。对于填充有铝颗粒的聚合物，由于该方法中应用的有效介质模型严重低估了该材料的热导率，因此不可能评估样品中的平均ITR。调查证实，需要更准确的方法预测的宏观热性能的复合介质与高对比度的热导率的成分。扩展的文献研究表明，该方法可以适用于选定类别的工程材料。
2017-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric quantification of conductivity limitations due to nanofiller size in conductive powders and nanocomposites
导电亚微米颗粒非常适合作为非导电聚合物基质中的填料颗粒，以获得具有低逾渗阈值的导电复合材料。由于与微晶内的值相比，颗粒之间的跳跃过程中所涉及的态密度降低，因此纳米尺寸的填料颗粒对复合材料的导电性施加了限制。我们展示了如何在几十年的长度尺度上管理电荷传输过程的微观参数，可以准确和一致地确定从几赫兹到红外频率的介电光谱技术的范围。该方法，这是适合于各种系统的限制几何形状，被施加到密集包装的7纳米大小的氧化锡晶体颗粒与各种程度的锑掺杂和定量结果明确显示的作用，限制跳跃过程中的充电能量。
2008-01-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
On the feasibility of multi-polymer, liquid-crystal silica photovoltaics: simulating diodic p-n junctions with ionic gradients
传统的光伏机械，包括传统的硅胶板，无法解决效率问题。最近的技术进步表明，对金属的依赖性较低，但塑料基材受到成本效率低下的限制。光伏涂料有效地与金属依赖性分离，并且依赖于组合的pn结二极管原理/热电效应来从太阳能暴露产生电能。复制的交界处是通过多聚合物层的结晶二氧化硅水基涂料与离子溶液浓度梯度重叠，重建耗尽区，并在热方面，通过复制一个严重修改热电偶的热电效应。实验显示，每升油漆溶液的离子溶液（具体地，氯化钠溶液）的最大梯度（50%-10%）产生最大的电能产率（Cf.不产生任何控制）。功能性导电梯度的保持是通过专用的非酸性溶液实现的，但电荷的寿命几乎是瞬时的。该实验为多聚合物导电层的进步提供了可能的利用;然而，复制太阳能电池板的捕获和分配方案的太阳能接收涂料的生产没有可兼容性和有限的应用。潜在的应用包括电动汽车增强，太阳能接收建筑物，以及在初始条件良好的情况下建造大片的太阳能农场。风化、预期寿命和储存是油漆特有的。塑造理想的替代能源的意图是努力提出新的机制，遏制对化石燃料的依赖，并在许多渠道上激发对创新环境壮举的好奇心和创造力。
2010-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Engineering Enabled High-Resolution Stretchable Metal-Level Conductive Lines and Transparent Conductor
Stanford University（斯坦福大学）
通过界面工程开发硫醇功能化导电聚合物/金混合叠层，实现4微米线宽、高拉伸性及金属级电导率，并展示超越ITO的透明电极和千像素级互连图像。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thermally expanded graphite polyetherimide composite with superior electrical and thermal conductivity
热膨胀石墨（EG）聚合物复合材料具有成本低、电性能和热性能优异等优点，在现代热电子工业中具有很大的应用潜力。在这项研究中，我们报告了膨胀石墨聚醚酰亚胺（EG/PEID）复合材料已通过简单的溶液混合技术，增强低成本的EG填料到主体聚合物基体，聚醚酰亚胺（PEID）。该技术能够将3D石墨填料包含到聚合物基体中，保留膨胀石墨的蠕虫结构，从而在整个复合材料中形成连续的网络。结果表明，当EG含量为10wt%时，聚合物的电导率提高了约19个数量级，达到969 S/m。采用有效介质法的理论预测揭示了不完全导电界面和界面隧穿对复合材料电导率的影响。我们还报道了10wt%EG填料组合物复合材料表现出7.3W/mK的热导率（k）值，这意味着与纯PEID相比显著提高了30 - 70%。扫描电子显微镜（SEM）显示了填料和复合材料的形态，揭示了EG的保留结构，以发展聚合物和填料之间的导电通路。采用拉曼光谱、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱学（XPS）等分析方法研究了热膨胀前后EG填料的结构特性。总之，已经证明了溶液混合的简单制造路线可以实现出色的导电和导热EG/PEID复合材料，而不会损害EG填料结构的效率。膨胀石墨基聚合物复合材料在热能和电子工业中具有广泛的应用前景。
2022-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Polymer Nanofibers with Outstanding Thermal Conductivity and Thermal Stability: Fundamental Linkage between Molecular Characteristics and Macroscopic Thermal Properties
具有高热导率和优异热稳定性的聚合物纳米纤维在热传递关键应用中是非常理想的，例如热管理、热交换器和能量存储。在这项工作中，我们解锁的基本关系的导热性和热稳定性的聚合物纳米纤维和它们的分子特性，通过研究温度诱导的相变和热传输的一系列聚合物纳米纤维。采用大规模分子动力学模拟研究了十种不同的聚合物纳米纤维，系统地选择了分子结构。我们发现，高的热导率和良好的热稳定性，可以实现在聚合物与刚性主链，例如π共轭聚合物，由于抑制链段旋转和大的声子群速度。节段旋转的低概率不仅防止了温度诱导的相变，而且由于减少了无序散射而使声子平均自由程变长。虽然更强的链间相互作用也可以提高热稳定性，但具有这种特征的聚合物通常具有较重的原子，较弱的主链键和易受无规旋转影响的链段，这导致低热导率。这项工作阐明了聚合物纳米纤维的分子本质与宏观热性能之间的潜在联系，这有助于设计具有高温稳定性的导热聚合物纳米纤维。
2014-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
An electrospun Polymer Composite with Fullerene-Multiwalled Carbon Nanotube Exohedral Complexes can act as Memory Device
在这项工作中，一种新型的静电纺丝导电聚合物纳米复合材料制成的聚己内酯与外消旋复合物制成的多壁碳纳米管和富勒烯C60的制备和表征。制备是简单的，复合物自组装内的纳米复合纤维。该纳米复合材料表现出电开关行为，由于电荷积累的富勒烯C60在电刺激。采用静电纺丝法制备了一次写入多次读取的存储器件。富勒烯C60到叉指共面电极上。该器件保持ON状态超过60天，并且可以通过随后的电和热循环进行热重置、重新编程和擦除。此外，该器件的电阻可以通过施加不同的编程电压幅度和编程时间来调制，这揭示了其自适应行为和潜在的神经形态系统的应用。
2020-01-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical Spectra of p-Doped PEDOT Nano-Aggregates Provide Insight into the Material Disorder
高掺杂聚（3，4-乙撑二氧噻吩）或PEDOT是一种导电聚合物，由于其易于加工、光学性质和高导电性而在能量转换中具有广泛的应用。后者受加工条件的影响，包括聚合物的配制、退火和溶剂处理，这也影响聚合物的排列。在这里，我们表明，PEDOT域的光谱分析揭示了材料中的结构紊乱的性质和幅度。特别是，光学光谱的对象上的个别域可以用于阐明的低聚物排列的分子无序，这是一个关键因素影响的导电性。
2017-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of graphene and carbon-nitride nanofillers on the thermal transport properties of polymer nanocomposites: A combined molecular dynamics and finite element study
聚合物的低导热性是常用复合材料结构的显著缺点之一，一直是许多研究人员关注的焦点，旨在通过在聚合物基体内包含高导热填料来实现高性能的聚合物基纳米复合材料。因此，在本研究中，一个多尺度计划使用非平衡分子动力学（NEMD）和有限元（FE）方法，探索不同的纳米尺寸的填料（碳氮化物和石墨烯）对聚乙烯基纳米复合材料的有效导热系数的影响。我们表明，在室温下使用反应性键级（REBO）原子间势的非晶聚乙烯的热导率是近0.36 - 0.05W/mK。此外，原子的结果预测，相比于C3 N和石墨烯纳米片，C2 N纳米膜呈现出更强的界面热导（ITC）与聚乙烯。此外，结果表明，在1%的恒定体积分数下，C2 N-聚乙烯、C3 N-聚乙烯和石墨烯-聚乙烯纳米复合材料的有效热导率值分别为约0.47、0.56和0.74 W/mK。换句话说，我们的模型的结果表明，填料的热导率是决定纳米复合材料的有效热导率的主导因素。
2021-06-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Large enhancement in thermal conductivity of solvent cast expanded-graphite/polyetherimide composites
我们在这项工作中证明，膨胀石墨（EG）可以导致通过溶剂浇铸技术制备的聚醚酰亚胺-石墨烯和环氧-石墨烯纳米复合材料的热导率非常大的增强。对于10重量%的组合物样品，实现了6.56 Wm-1 K-1的k值，表示比原始聚醚酰亚胺（k ~ 0.23 Wm-1 K-1）提高了~2770%。导热性的这种非凡增强被示出是由于在长的长度尺度上的连续石墨烯片的网络，由于石墨烯片在这种结处共价键合，导致弯曲/转弯处的低接触热阻。溶剂浇铸提供了在复合材料中保留膨胀石墨的多孔结构的优点，从而产生石墨烯和聚合物的上述高导热互穿网络。由于所涉及的力最小，溶剂浇铸也不会破坏膨胀石墨颗粒，从而允许在长的长度尺度上进行有效的热传递，进一步增强整体复合材料的热导率。与最近推出的有效介质模型的比较显示了一个非常高的预测值颗粒-颗粒界面电导，膨胀石墨复合材料的有效界面热传输提供了证据。使用场发射环境扫描电子显微镜（FE-ESEM）来提供对膨胀石墨复合材料中的互穿石墨烯-聚合物结构的详细理解。这些结果为实现高导热性聚合物复合材料开辟了新的途径。
2022-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Investigating electron conductivity regimes in the bacterial cytochrome wire OmcS
Boston University（波士顿大学）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Sichuan Normal University（四川师范大学）
研究OmcS线中的电子导电性区域，通过量子模型揭示血红素排列与长程导电性的关系
2025-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-Versatile Direct-Write Printing of Carbon Nanotube-Based Flexible Conductors, Circuits, and Sensors
印刷电子依赖于导电液体油墨的沉积，通常沉积到聚合物或纸基材上。在可用于电子墨水的导电填料中，碳纳米管（CNT）具有高导电性、低密度、低温下的可加工性和固有的机械柔性。然而，印刷的CNT结构的导电性受到CNT质量和浓度的限制，并且受到使油墨稳定和可挤出的非导电改性剂的需要的限制。本研究介绍了一种无聚合物，可印刷的水性CNT油墨，并提出了印刷分辨率，油墨流变性和油墨-基材相互作用之间的关系。基于Wenzel润湿原理，建立了一个预测非渗透性基底上印刷特征尺寸的模型。印刷线路的电导率高达10，000 S/m。这些线是柔性的，在1，000次弯曲循环后，直流电阻变化< 5%，并且在弯曲半径低至1 mm时，直流电阻变化<3%。演示集中在（i）保形性，通过将CNT印刷到可以应用于弯曲表面的贴纸上，（ii）使用印刷到折叠纸结构上的基于CNT的按钮的交互性，以及（iii）液体芯吸到基底本身中的电容感测。通过湿油墨的固有粘附力，能够将表面贴装元件容易地集成在印刷电路上。
2021-05-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Laser patterned polymer/nanotube composite electrodes for nanowire transistors on flexible substrates
诸如激光图案化的制造技术为低成本和大面积器件制造提供了极好的潜力。导电聚合物可用于取代昂贵的金属油墨，如银和金纳米颗粒用于印刷技术。通过与碳纳米管共混可以改善聚合物的导电性。在这项工作中，酸官能化多壁碳纳米管（f-MWCNT）和聚（乙烯二氧噻吩）[PEDOT]：聚苯乙烯磺酸盐[PSS]的配方进行处理，并在塑料基板上制备薄膜。PEDOT：PSS的电导率在加入f-MWCNT后增加了近四个数量级。PEDOT：PSS/f-MWCNT膜的功函数比纯PEDOT：PSS膜的功函数高约0.5eV，通过开尔文探针法测定。在PET塑料基底上制备场效应晶体管源-漏电极，其中使用44 mJ/脉冲能量的激光烧蚀将PEDOT：PSS/f-MWCNT图案化以限定36微米的电极间隔。使用介电泳对准技术沉积硅纳米线以桥接PEDOT：PSS/f-MWCNT激光图案化电极。最后，通过沉积聚对二甲苯C作为聚合物栅极电介质和金作为顶栅电极来完成顶栅纳米线场效应晶体管。晶体管特性显示出p型导电，具有优异的栅电极耦合，通/断比为~ 200。因此，我们证明了使用高功函数、可印刷的PEDOT：PSS/MWCNT复合油墨来图案化柔性基板上的纳米线晶体管的源极/漏极电极的可行性。
2017-11-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Conductivity states changes in plasticized PVC films near breakdown threshold voltages values
研究了PVC薄膜电导率的近阈值“软击穿”测量。在较宽的外电场强度范围内，各种厚度（>20 mkm）的PVC薄膜的电阻表现出很强的非线性，在接近击穿阈值时似乎进入高导电状态。对于我们的“厚”膜边界条件，电极表面特性不应该像在薄聚合物膜实验中那样重要。观察到快速、瞬时的非线性机制，以及累积和延迟响应的影响。对应于具有相当高的导电性的状态下的可逆转变的现象，似乎是类似于先前登记的一些宽带隙聚合物的薄层。在远离击穿阈值的较低场强范围内，标准测量池中的聚合物膜由于正常和高阻态之间的可逆转换而形成弛豫发生器，产生足够大的声音信号，其频率随外场的增加而增加。
2010-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Homojunction-induced thermopower enhancement in polymer films
State Key Laboratory of High Performance Ceramics, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷国家重点实验室）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电技术研究中心）；Institute for Electric Light Sources, State Key Laboratory of Photovoltaic Science and Technology, College of Intelligent Robotics and Advanced Manufacturing, Fudan University（复旦大学智能机器人与先进制造学院电光源研究所光伏科学与技术国家重点实验室）；Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, CAS Key Laboratory of Organic Solids, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences（中国科学院化学有机固体重点实验室分子科学北京国家研究中心）；Analysis and Testing Center for Inorganic Materials, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海硅酸盐研究所无机材料分析测试中心）；School of Microelectronics, Shanghai University（上海大学微电子学院）；Department of Materials Science and Engineering, Southern University of Science and Technology（南方科技大学材料科学与工程系）；Institute for Molecular Systems Engineering and Advanced Materials, Heidelberg University（海德堡大学分子系统工程与先进材料研究所）
该研究通过构建不同掺杂水平的同质结面内分段结构，在不显著降低电导率的前提下大幅增强有机热电器件的热电势，获得高功率因子与创纪录室温ZT值，为导电聚合物热电特性调控提供突破性方法。
2026-08-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Extremely High Thermal Conductivity of Aligned Polyacetylene Predicted using First-Principles-Informed United-Atom Force Field
聚合物的分子模拟依赖于精确的力场来描述原子间的相互作用。在这项工作中，我们使用第一性原理密度泛函理论（DFT）计算参数化的聚乙炔（PA），一个共轭聚合物的潜在的高热导率的联合原子力场。对DFT中不同的电子相关泛函进行了测试。明确描述了共轭聚合物主链中交替的单键和双键的键合相互作用，并分别对II类非谐函数进行了参数化。键角和二面角的相互作用也是非谐的，并对DFT能量表面参数化。利用所建立的力场进行分子动力学（MD）模拟，计算了PA单链和不同模拟畴长的PA晶体的热导率。结果表明，PA分子链和晶体的热导率都很高，且具有长度依赖性。在790 nm处，它们各自的热导率值为~480 Wm-1 K-1和~320 Wm-1 K-1，这相对高于聚乙烯（PE）的热导率，聚乙烯是迄今为止测量的最导热的聚合物纤维。
2020-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dual origin of viscoelasticity in polymer-carbon black hydrogels: a rheometry and electrical spectroscopy study
本研究通过流变学和电阻抗谱表征CB-CMC水凝胶，发现其粘弹性存在以临界质量比为界的双重起源，为基于疏水相互作用的纳米复合材料设计提供参考。
2022-10-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Visualization of Ion Channels in Membranes using Electrochemical Strain Microscopy
采用电化学应变显微镜（ESM）和导电原子力显微镜（C-AFM）对Nafion和磷钨酸（PWA）聚合物复合电解质进行了制备和分析，观察了表面附近由水和磺酸基团组成的亲水性离子通道。结果表明，ESM图像中的纤维状物体是亲水性离子通道和PWA与Nafion中磺酸基相互作用形成的附加离子通道，形貌没有明显变化。在这项研究中，埋藏在表面下的离子通道，以及在表面上的通道的入口和出口，通过结合使用ESM和C-AFM探测。研究结果进一步加深了人们对复合聚合物电解质离子导电性的认识。
2019-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrically-Insulating Flexible Films with Quasi-One-Dimensional van-der-Waals Fillers as Efficient Electromagnetic Shields
我们报告聚合物复合材料薄膜含有填料组成的准一维（1D）范德华材料，特别是过渡金属trichalcogenides含有1D结构的图案，使他们的剥离成束的原子线。这些纳米结构的特征在于高达10^6的极大纵横比。具有低负载量的准一维TaSe3填料（低于3体积%）的聚合物复合材料在X波段GHz和EHF亚THz频率范围内显示出优异的电磁干扰屏蔽，同时保持DC电绝缘。这些膜的独特的电磁屏蔽特性归因于即使当填料浓度低于电渗流阈值时，电磁波与高纵横比导电TaSe 3原子线束的有效耦合。这些新的薄膜是有前途的高频通信技术，这需要的电磁屏蔽膜是柔性的，重量轻，耐腐蚀，电绝缘和廉价的。
2021-01-20 cond-mat.mes-hall 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
Thermal and electrical cross-plane conductivity at the nanoscale in poly(3,4-ethylenedioxythiophene):trifuoromethanesulfonate thin films
研究了三氟甲磺酸盐（OTf）稳定的导电聚合物（聚（3，4-乙撑二氧噻吩），PEDOT）薄膜的跨平面电输运和热输运。我们探索其导电原子力显微镜（C-AFM），揭示了高导电纳米域的存在下，其电性能。用零点扫描热显微镜（NP-SThM）测量跨平面方向的热导率：PEDOT：OTf确实证明了电子对热传输的不可忽略的贡献。我们进一步研究了电导率和热导率之间的相关性，通过应用后处理：化学还原（去掺杂）的目的是降低载流子浓度，因此，电导率和酸处理（过度掺杂），以增加后者。从我们的测量中，我们发现振动热导率为0.34（+/- 0.04）Wm-1 K-1。从线性依赖性或电子贡献的热导率与电子电导率（Widemann-Franz定律），我们推断出一个洛伦兹数6倍以上的经典索末菲值也观察到在许多有机材料的面内热传输。应用最近提出的分子Widemann-Franz定律，我们推导出重组能为0.53（+/- 0.06）eV。
2022-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Explainable machine learning to enable high-throughput electrical conductivity optimization and discovery of doped conjugated polymers
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
提出基于吸光度光谱的机器学习方法，结合分类与回归模型加速掺杂聚合物电导率测量，提升89%效率并实现模型可解释性，为材料优化提供新途径。
2024-04-27 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.app-ph
