四极场中多分散棒状粒子的连续渗流：理论与模拟

我们研究了在外场存在下纳米棒混合物中的渗流现象，这些外场使粒子沿场轴排列或偏离场轴排列。此类条件见于纳米复合材料的配制与加工过程中，其中场可以是电场、磁场或源于拉伸流场。我们的重点在于长度多分散性的影响——在无场情况下，已知其产生的渗流阈值随粒子长度的权重平均值的倒数而标度。利用非相互作用的球柱体模型并结合连通渗流理论，我们表明四极场总是提高渗流阈值，并且若场与粒子长度耦合，则随权重平均值倒数的普适标度不再成立。相反，渗流阈值变为长度分布更高矩的函数，其中相关矩的阶数关键取决于所施加场的强度与类型。理论预测与我们的蒙特卡洛模拟结果吻合良好，后者通过利用包裹概率函数的普适标度即便在各向异性系统中也成立这一事实消除了有限尺寸效应。理论与模拟证明，多分散混合物的渗流阈值可低于各单一组分的阈值，这证实了近期基于映射到Bethe晶格的工作以及更早涉及偶极场的计算机模拟。我们的工作展示了如何借助纳米复合材料的配制来补偿在实际制造条件下不可避免的对准场的不利影响。