偏析复合材料中的隧穿与渗流输运机制

我们研究了偏析导体 - 绝缘体复合材料中的电子输运问题，其中导电颗粒通过隧穿电导相互连接，从而形成全局隧穿连接的电阻网络。偏析是由大绝缘颗粒的存在引起的，这些颗粒阻止了小得多的导电填料均匀占据复合材料的三维体积。通过分别考虑由连续体和晶格建模的类胶体和类颗粒导电相分散，我们利用蒙特卡洛模拟评估了偏析对复合材料电导率 {\sigma} 的影响，并表明应用于隧穿网络的有效介质理论能够准确复现蒙特卡洛结果。该理论阐明，在连续体中偏析的主要效应是减小平均粒子间距，从而导致电导率显著增强。而在晶格偏析情况下，电导率的增强则归因于第一近邻及超第一近邻渗流阈值的降低。我们的结果将此前为均匀无序系统引入的基于隧穿的渗流和跳跃机制描述推广到了偏析复合材料中。