[发明专利]导电纳米纤维复合高分子发泡材料电导率预测方法

权利要求书

1.导电纳米纤维复合高分子发泡材料电导率预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

第1步，在待发泡原料中随机生成导电纤维，所述的导电纤维为条状，截面为圆形；

第2步，根据发泡材料的特性，确定出发泡后的单个泡孔的特性参数；所述的泡孔整体为长方体，壁面为长方体；

第3步，根据原料发泡后的体积和密度变化率计算出经过发泡处理后壁面中的导电纤维的密度，并在单个壁面中获得一维受限的导电纤维，并确定导电纤维的形貌参数和位置参数；

第4步，将第3步中得到的导电纤维依次进行遍历，将完全与其它导电纤维都不搭接的纤维删除；

第5步，将第4步中得到的导电纤维进行依次遍历，将相互之间搭接的纤维构成一个组，得到具有最多纤维数量的组；

第6步，将第5步中得到的纤维组中的纤维按照位置关系构成纤维矩阵；计算出相邻的纤维之间的电阻，并构建出纤维矩阵的各个节点的电导矩阵G_n；

∑g_i..表示所有与节点i连接的电导之和，g_ij为节点i,j之间的电导，且g_ij＝g_ji；

求解节点电压方程，并得到电压矩阵；

设纤维组构成的导电网络的电路起点和终点的电流分别为1和-1，通过下式计算出电导率：

其中，σ是纤维组构成的导电网络的电导率，ρ是纤维组构成的导电网络的电阻率，S为单个泡孔的上下表面的面积，L为单个泡孔的上下表面之间的距离，R_N是纤维组构成的导电网络的电阻；

第7步，将单个泡孔的四个壁面作为并联电阻，计算出整个泡孔的电导率；

所述的泡孔的特性参数包括泡孔的大小和壁面厚度；

所述的第1步中，导电纤维的形貌参数包括：长度、截面直径；位置参数包括：中心点位置、角度；

所述的第3步中，所述的获得一维受限的导电纤维是指删除掉与壁面夹角大于设定阈值的导电纤维；

所述的第4步中，纤维搭接是指两根纤维上的任意点之间的最小距离小于设定阈值；

所述的纤维矩阵的相邻的节点之间的电阻包括结电阻Rj和段电阻Rc；

λ表示势垒高度，V表示电势差，A代表隧道截面积，J为隧道电流密度，m为电子质量，P为普朗克常数，e为电子电荷量，h为导电纤维间距离；

Lc是参与导电的导电纳米纤维段长度，σ是导电纳米纤维的本征电导率，D是导电纳米纤维直径；

A＝D²。

2.根据权利要求1所述的导电纳米纤维复合高分子发泡材料电导率预测方法，其特征在于，所述的第2步中，根据发泡材料的发泡倍率、泡孔大小、泡孔密度计算出单个泡孔的特性参数。

3.根据权利要求1所述的导电纳米纤维复合高分子发泡材料电导率预测方法，其特征在于，所述的泡孔的特性参数和导电纤维的形貌参数存在置信区间。

4.根据权利要求1所述的导电纳米纤维复合高分子发泡材料电导率预测方法，其特征在于，所述的第1步中，导电纤维的数量通过下式计算得到：

a为立方体边框的边长，vol％为导电纳米纤维的体积分数；l是纤维长度，r是纤维半径。