[发明专利]一种低维功能复合材料温度相关等效电学性能的预测方法

摘要

本发明涉及一种基于细观力学的随机取向低维功能复合材料温度相关等效直流电学性能的预测方法。本发明首次建立一种基于细观力学方法的随机取向低维功能复合材料温度相关等效电学性质的预测方法。本发明中重点考虑了低维功能材料含量、低维功能材料长细比、渗流阈值、温度相关的低维功能材料和聚合物电学性质、温度相关的损伤界面连接效应、温度相关的界面隧道效应和Maxwell‑Wagner‑Sillars极化效应等对材料电学性能的影响。本发明解决了现有技术中随机取向的低维功能复合材料温度相关的等效直流电学性能研究方法成本较高，设计和测试耗时长，并且无法阐述其温度相关变化机理的问题。

主权项

1.一种低维功能复合材料温度相关等效电学性能的预测方法；其特征在于：所述预测方法包括以下步骤：/n步骤一：获取组分材料的几何参数和当前测试温度下电学性能/n测量当前测试温度，所述测试温度为T₀；分别获取低维功能材料的长细比、厚度，T₀温度下面内和面外导电性及介电性，T₀温度下聚合物组分的导电性和介电性；其中获取的方式包括实验测量和查阅资料；查表获得Boltzmann常数和真空下介电常数的数值；/n步骤二：建立组分材料温度相关的电学性能模型/n通过Arrhenius方程，分别建立功能材料面内和面外电学性质以及聚合物材料电学性质关于温度变化的关系式；/n步骤三：制备或获取低维功能复合材料试样/n制备N个不同功能材料含量的随机取向的低维功能复合材料，测量并获得N个试样的界面层厚度；在实际操作时，在恒定温度下(优选为T₀温度下)测量不同功能材料含量的P个试样的直流导电性和介电性；然后分别在不同温度下测量P个试样的直流导电性和介电性；所述P小于等于N；/n或/n通过查阅资料，查阅至少2种功能材料含量下的随机取向的低维功能复合材料；并获取各试样对应的在恒定温度下(优选为T₀温度下)的等效直流导电性和介电性、各试样对应的不同温度下的等效直流导电性和介电性；以及所查询资料中所有试样的界面层厚度。/n步骤四：低维功能复合材料温度相关的等效电学性质预测模型的建立/n建立一种基于细观力学方法的随机取向低维功能复合材料温度相关的等效直流导电性和介电性的预测方法；将采用步骤一中组分材料的几何参数和当前测试温度下电学性能，步骤二中组分材料温度相关的电学性能模型以及步骤三中低维功能复合材料试样的电学性能参数；此外，其他剩余参数将在步骤五中通过数据拟合获取。/n步骤五：温度相关的预测模型材料参数的计算和提取/n由步骤三中部分实验数据点通过拟合确定步骤二中材料模型及步骤四中预测模型的剩余参数，从而得到本发明完整的预测模型；/n步骤六：温度相关预测曲线的获取与预测模型的校验/n将不同的功能材料含量和温度带入步骤四所建立预测模型中，得到完整的随机取向低维功能复合材料等效直流导电性和介电性关于功能材料含量和温度变化的预测曲线；将所获的预测曲线与步骤三中剩余实验数据进行对比，对预测模型进行校验。/n