用逾渗理论制备高电容量的铁电纳米复合材料的研究开题报告

1. 研究目的与意义

体积小、储能密度高的大功率电容器的需求越来越大，这需要密度小、高介电常数、损耗低的电介质材料作为电荷储存的载体。具有高介电常数和低介电损耗的铁电纳米复合材料成为目前作为高储能密度的电容器成为研究的。而复合材料的逾渗理论可以使同时具有介电常数高、介电损耗低、易加工等优良性能，成为制备高介电常数、低损耗材料的铁电纳米复合材料的研究热点。

所谓逾渗就是指在一元或多元体系中，体系以外的一种介质通过一定的路径进入体系内的过程。它是一种广泛存在的物理现象，既存在于微观世界，又存在于客观世界，如液体可以借扩散及逾渗过程穿过无序的介质，烟在房间内的扩散过程，染料进入织染物质的过程，等等。 逾渗理论主要处理的是无序系统中由于相互连接程度的变化所引起的效应。这种效应往往伴随着尖锐的相变，即长程联结性的突然出现。这种逾渗转变使它成为描述多种不同现象的一个自然模型。

目前, 从已经开展的研究来看, 在导电复合材料体系中, 逾渗理论已经被广泛应用, 尤其是在填充型导电高分子复合材料中。当填充粒子达到一定的浓度时, 导电率突增, 从绝缘体转变为导体, 使电导率的跨度可达到13个数量级, 通过逾渗理论的分析,认为这和贯穿于体系的导电网络形成直接相关, 并受制于基体介质的自身特性、加工条件等。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

（1）用相关软件如matlab，进行材料结构的模拟与性能计算；

（2）会用常规的方法制备简单的材料样品，并对其电学性能进行测试；

3. 研究的方法与步骤

（1）对铁电纳米复合材料中的逾渗理论进行建立模型并对其进行理论分析与计算；

（2）对不同的铁电纳米复合材料如铁电与聚合物，铁电与铁磁纳米复合材料中的逾渗现象进行综述和比较；

（3）根据建立模型，进行实验上的论证。

4. 参考文献

[2] s. torquato, s. hyun, and a. donev. “multifunctional composites: optimizing microstructures for simultaneous transport of heat and electricity”[j]. physics review letters 89, 266601, 2002.

[3] j. v. mantese, a. l. micheli, and d. f. dungan, “applicability of effective medium theory to ferroelectric/ferromagnetic composites with composition and frequency-dependent complex permittivities and permeabilities”[j]. journal ofapplied physics 79:1655-1660, 1996.

[4] 南策文，非均质材料物理－显微结构－性能相关[书]，北京，科学出版社，(2005) , 第一版。

5. 计划与进度安排

（1）2022年2月20日-2022年3月5日：完成毕业论文任务书；

（2）2022年3月1日-2022年3月12日：学生提交开题报告，指导教师审核开题报告等材料;

（3）2022年3月8日-3月20日：实验准备阶段：化学试剂和化学药品的购买；