非均匀偏析复合材料的输运性质

在导电颗粒分散于绝缘连续基体的导体-绝缘体复合材料中，电连通性是通过颗粒间量子隧穿建立的。近期针对此类复合材料输运问题的一种表述，将每个导电颗粒视为通过隧穿电导与所有其他颗粒电连接，从而形成全局隧穿网络。在此，我们将该方法推广至具有导电相偏析分布的非均匀复合材料。我们考虑了一种偏析模型，其中大型随机绝缘球状包裹体阻止小导电颗粒均匀占据复合材料的体积，并允许所有导电物体对之间发生隧穿。通过数值求解相应的隧穿电阻网络，我们表明偏析增强了复合材料的电导率，且在导电填料浓度极低时其电导率仍可保持相对较高。我们通过偏析引起的颗粒间距离减小来解释这一行为，这已被应用于偏析网络的临界路径近似所证实。此外，我们确定了一个近似但精确的标度关系，允许用相应均匀系统的颗粒间距离来表达偏析系统的电导率，并给出了电导率的显式公式，我们将其应用于偏析RuO2-金属陶瓷复合材料的实验数据。