Приближения эффективной среды для описания многокомпонентных композитов
Апресян Л.А.
1, Власова Т.В.
1, Красовский В.И.
1, Крыштоб В.И.
1, Расмагин С.И.
11Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия
Email: leon_apresyan@mail.ru, tv-nano@mail.ru, vitaly2203@gmail.com, krystob@mail.ru, rasmas123@yandex.ru
Поступила в редакцию: 27 декабря 2018 г.
В окончательной редакции: 10 апреля 2019 г.
Принята к печати: 15 января 2020 г.
Выставление онлайн: 7 апреля 2020 г.
Сравнено несколько обобщений приближения эффективной среды Бруггемана с использованием эллиптических ячеек, а именно "одноосное" анизотропное приближение и две изотропных модели с усреднением по хаотическим ориентациям и случайным проводимостям частиц, позволяющие рассматривать многокомпонентные композиты с различными частицами наполнителей (например, с углеродными нанотрубками и графенами). Получены выражения для соответствующих порогов протекания. Показано, что все рассматриваемые приближения приводят к одинаковому "правилу сложения" обратных порогов протекания, найденному ранее для частного случая двухкомпонентных наполнителей с привлечением оценок эксклюзивного объема. Обсуждено соотношение указанного "правила сложения" с часто наблюдаемыми синергетическими эффектами, описание которых требует учета ближних корреляций и лежит за пределами теорий эффективной среды. Для модельной задачи с параметрами, отвечающими углеродным трубкам в полимерной матрице, рассматриваемые модели привели к качественно сходным результатам и дают эффективную проводимость, лежащую в границах Хашина-Штрикмена. С использованием известного метода двухмасштабного усреднения, учитывающего возможность агломерации частиц наполнителя, показано, что в рамках рассматриваемых моделей агломерация может приводить как к увеличению, так и к уменьшению порога протекания. Ключевые слова: приближение эффективной среды Бруггемана, порог протекания, модель эллиптических частиц, правило сложения обратных порогов, модели агломерации.
- Milton G.W. The Theory of Composites. Cambridge: Univ. Press, 2004. 749 p
- Sihvola A. Electromagnetic Mixing Formulas and Applications, Electromagnetic Wave Series 47. London: IEE Publishing, 1999. 284 p
- Bruggeman D.A.G. // Ann.Phys. 1935. Vol. 23. P. 636-664
- Maxwell Garnet J.C. // Phil. Trans. R. Soc. London. 1904. A203. P. 385-420
- Ma H.M., Gao X.-L., Tolle T.B. // Appl. Phys. Lett. 2010. Vol. 96. P. 061910
- Balberg C.H., Anderson C.H., Alexander S., Wagner N. // Phys. Rev. 1984. Vol. B. 30. P. 3933-3943
- Chatterjee A.P. // J. Chem. Phys. 2012. Vol. 137. P. 34903
- Otten H.J., van der Schoot P. // J. Chem. Phys. 2011. Vol. 134. P. 094902
- Lamb W., Wood D.M., Ashcroft N.W. // Phys. Rev. 1980. Vol. B 21. N 6. P. 2248-2266
- Granquist C.G., Hunderi O. // Phys. Rev. 1978. Vol. 18. N 4. P. 1554-1561
- Апресян Л.А., Власов Д.В., Задорин Д.А., Красовский В.И. // ЖТФ. 2017. Т. 87. Вып. 1. С. 10-17. [ Apresyan L.A., Vlasov D.V., Zadorin D.A., Krasovskii V.I. // Tech. Phys. 2017. Vol. 62. N 1. P. 6-13.]
- Sun Y., Bao H.-D., Guo Z.-X., Yu J. // Macromolecules. 2009. Vol. 42. P. 459-463
- Wang Y., Shan J.W., Weng G.J. // J. Appl. Phys. 2015. Vol. 118. P. 065101
- Sagalianov I., Vovchenko L., Matzu L., Lazarenko O. // Nanoscale Res. Lett. 2017. Vol. 12. P. 140-146
- Perets Yu. , Aleksandrovych L., Melnychenko M., Lazarenko O., Vovchenko L., Matzui L. // Nanoscale Res. Lett. 2017. Vol. 12. P. 406-415
- Liu H., Gao J., Huang W., Dai K., Zheng G., Liu C., Shen C., Yan X., Guo J., Guo Z. // Nanoscale. 2016. Vol. 8. P. 12977-12989
- Chen Y., Pan F., Wang S., Liu B., Zhang J. // Composite Structures. 2015. Vol. 124. P. 292-299
- Апресян Л.А. // Светотехника. 2018. N 5. С. 13-20. [ Apresyan L.A. // Light \& Engineering. 2019. Vol. 27. P. 4-14.]
- Markel V.A. // J. Opt. Soc. Amer. 2016. A. Vol. 33. N 7. P. 1244-1256
- Schmidt D., Schubert M. // J. Appl. Phys. 2013. Vol. 114. N 8. P. 083510
- Mackay T.G., Lakhtakia A. // J. Nanophotonics. 2012. Vol. 6. N 1. P. 0695012
- Апресян Л.А., Власов Д.В. // ЖТФ. 2014. Т. 84. N 12. С. 23-28. [ Apresyan L.A., Vlasov D.V. // Tech. Phys. 2014. Vol. 59. N 12. P. 1760-1765.]
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. Изд. 4-е, стереотипное. М.: Физматлит, 2003. 656 с
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.