导电纳米纤维复合高分子发泡材料电导率预测方法技术

本发明专利技术涉及一种导电纳米纤维复合高分子发泡材料电导率预测方法，属于高分子材料技术领域。本专利中引入了泡孔结构与导电填料分布状态。模型的构建过程中考虑了孔径、孔壁厚度、发泡倍率等对导电填料在泡孔壁内取向重排使得导电填料的分布改变的影响。因此本模型与实际聚合物导电发泡材料的微观过程中多尺度多维度多组分的结构特点十分贴切，最后成功预测了导电纳米纤维复合高分子发泡材料的电导率。

【技术实现步骤摘要】
导电纳米纤维复合高分子发泡材料电导率预测方法
本专利技术涉及一种导电纳米纤维复合高分子发泡材料电导率预测方法，属于高分子材料

技术介绍
近年来，超临界二氧化碳发泡工艺制备的聚合物微纳孔发泡材料，因其质轻、成本低、加工过程绿色环保等优势，受到聚合物新材料及其相关行业的广泛关注。导电高分子复合材料具有质轻、易加工、耐化学腐蚀、结构和电性能易调控等诸多优势，可广泛替代传统的金属或陶瓷材料应用于燃料电池双极板、电磁屏蔽、介电储能、静电防护等诸多领域。将导电高分子材料引入泡孔后，能进一步改善其电学性能使材料兼具导电高分子和发泡材料的优势。因此，微纳孔导电高分子发泡材料近年来吸引了国内外众多科研人员的广泛关注。掺杂有高导电性的一维(1D)导电纤维，其含量、长径比、在基体中的分布状态等影响着基体内部导电网络的变化，进而影响发泡材料的电导率。若导电纳米纤维的长径比大、含量较高，则发泡材料的电导率较高。但由于实验条件的限制，我们无法控制不同长径比、填料含量过高等情况下的导电纳米纤维对发泡后材料的电导率的影响。那么，通过构建聚合物发泡材料的电导率模型与现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.导电纳米纤维复合高分子发泡材料电导率预测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n第1步，在待发泡原料中随机生成导电纤维，所述的导电纤维为条状，截面为圆形；/n第2步，根据发泡材料的特性，确定出发泡后的单个泡孔的特性参数；所述的泡孔整体为长方体，壁面为长方体；/n第3步，根据原料发泡后的体积和密度变化率计算出经过发泡处理后壁面中的导电纤维的密度，并在单个壁面中获得一维受限的导电纤维，并确定导电纤维的形貌参数和位置参数；/n第4步，将第3步中得到的导电纤维依次进行遍历，将完全与其它导电纤维都不搭接的纤维删除；/n第5步，将第4步中得到的导电纤维进行依次遍历，将相互之间搭接的纤维构成一个组，得到具有...

【技术特征摘要】
1.导电纳米纤维复合高分子发泡材料电导率预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
第1步，在待发泡原料中随机生成导电纤维，所述的导电纤维为条状，截面为圆形；
第2步，根据发泡材料的特性，确定出发泡后的单个泡孔的特性参数；所述的泡孔整体为长方体，壁面为长方体；
第3步，根据原料发泡后的体积和密度变化率计算出经过发泡处理后壁面中的导电纤维的密度，并在单个壁面中获得一维受限的导电纤维，并确定导电纤维的形貌参数和位置参数；
第4步，将第3步中得到的导电纤维依次进行遍历，将完全与其它导电纤维都不搭接的纤维删除；
第5步，将第4步中得到的导电纤维进行依次遍历，将相互之间搭接的纤维构成一个组，得到具有最多纤维数量的组；
第6步，将第5步中得到的纤维组中的纤维按照位置关系构成纤维矩阵；计算出相邻的纤维之间的电阻，并构建出纤维矩阵的各个节点的电导矩阵Gn；



∑gi..表示所有与节点i连接的电导之和，gij为节点i,j之间的电导，且gij＝gji；
求解节点电压方程，并得到电压矩阵；



设纤维组构成的导电网络的电路起点和终点的电流分别为1和-1，通过下式计算出电导率：









其中，σ是纤维组构成的导电网络的电导率，ρ是纤维组构成的导电网络的电阻率，S为单个泡孔的上下表面的面积，L为单个泡孔的上下表面之间的距离，RN是纤维组构成的导电网络的电阻；U1-Un-1是纤维组构成的导电网络的起步和终点的电压差；
第7步，将单个泡孔的四个壁面作为并联电阻，计算出整个泡孔的电导率。


2.根据权利要求1所述的导电纳米纤维复合高分子发泡材料电导率预测方法，其特征在于，在一个实施方式中，所述的第2步中，根据发泡材料的发泡倍率、泡孔大小、泡孔密度计算出单个泡孔的特性参数。


3.根据权利要求1所述的导电纳米纤维复合高分子发泡材料电导率预测方法，其特征在于，在一个实施方式中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚鹏剑，金碧辉，庞锐思，马昊宇，牛艳华，李光宪，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51