(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210998838.9 (22)申请日 2022.08.19 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市碑林区咸宁西 路28号 (72)发明人 闵道敏　蔡姝娆　纪民尊　王泊心　 高梓巍　李盛涛　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 李鹏威 (51)Int.Cl. G16C 60/00(2019.01) G06F 30/25(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G01N 23/20(2018.01)G06F 111/14(2020.01) (54)发明名称 聚合物纳米复合电介质界面区介观陷阱表 征方法 (57)摘要 本发明公开了聚合物纳米复合电介质界面 区介观陷阱表征方法， 采用蒙特卡洛法构建纳米 复合电介质的三维结构模型， 利用高通量仿真求 解稳态电荷守恒方程计算得到不同界面区电导 率分布条件 下纳米复合电介质的电场分布， 根据 有效介质理论计算得到纳米复合电介质的有效 电导率， 反演得到纳米复合电介质的界面区介观 电导率分布特性； 利用三维分布特性， 有助于从 微观层面揭示界面区陷阱对载流子捕获效应的 变化规律， 建立纳米复合电介质界面区凝聚态结 构和分子运动与宏观电气性能的关系。 为从陷阱 调控角度提升纳米复合电介质的电阻、 击穿、 储 能等性能提供理论支撑， 以满足高储能密度脉冲 电容器等电力设备的发展需求。 权利要求书2页 说明书10页 附图9页 CN 115274019 A 2022.11.01 CN 115274019 A 1.聚合物纳米复合电介质界面区介观陷阱表征 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1， 采用蒙特卡洛法构建纳米复合电介质的三维结构模型； S2， 以纳米复合电介质的界面区尺寸和介观电导率为输入， 利用高通量仿真求解稳态 电荷守恒方程计算得到不同界面区电导率分布条件下纳米复合电介质的电场分布， 然后根 据有效介质理论计算得到纳米复合电介质的有效电导 率； S3， 对比得到的有效电导率和电导率实验结果， 反演得到纳米复合电介质的界面区介 观电导率分布特性； S4， 从电导率温度依赖性的梅耶补偿行为推导出界面区介观尺度陷阱能级与电导率的 关系式， 然后根据纳米复合电介质界面区介观电导率分布特性得到界面区陷阱能级介观尺 度分布特性。 2.根据权利要求1所述的聚合物纳米复合电介质界面区介观陷阱表征方法， 其特征在 于， 通过掺杂比例和纳米粒子的形状参数能够计算得到纳米填料在单位体积中的数量， 然 后采用蒙特卡洛法可以构建包含聚合物基体、 纳米填料和界面区三相的无定形聚合物基纳 米复合电介质三维结构模型。 3.根据权利要求1所述的聚合物纳米复合电介质界面区介观陷阱表征方法， 其特征在 于， 根据X射线衍射仪测试结果计算半结晶聚合物的体积结晶度， 然后算出无定形区占有的 体积， 通过纳米填料的掺杂体积分数除以无定形区的体积百分数得到修正的纳米填料体积 百分数； 然后采用蒙特卡洛法构建包含 无定形区、 纳米填料、 界面区三相的半结晶聚合物基 纳米复合电介质三维结构模型。 4.根据权利要求1所述的聚合物纳米复合电介质界面区介观陷阱表征方法， 其特征在 于， 建立三 维结构模 型时将空间步长 设置为1‑2nm， 在三维结构模型中每个维度划分为300 ‑ 500份， 对应的总长度为3 00nm‑1 μm。 5.根据权利要求1所述的聚合物纳米复合电介质界面区介观陷阱表征方法， 其特征在 于， 将纳米复合电介质界面区电导率设置为Sigmoid函数空间径向分布以使得界面区与聚 合物基体之间的电导 率平滑过渡。 6.根据权利要求5所述的聚合物纳米复合电介质界面区介观陷阱表征方法， 其特征在 于， 将σinterface0/σmatrix在设置的区间内按照对数等 分方法取n个点， r0/rnano在一定的区间内 按照线性 等分取n个点。 7.根据权利要求1所述的聚合物纳米复合电介质界面区介观陷阱表征方法， 其特征在 于， 在聚合物纳米复合电介质上设置外施电场， 采用有限体积程式雅克比迭代法求解电导 率梯度变化时的稳态电荷守恒方程， 得到稳态时聚合物纳米复合电介质内部电位和电场分 布。 8.根据权利要求7所述的聚合物纳米复合电介质界面区介观陷阱表征方法， 其特征在 于， 采用有效介质理论计算宏观有效电导率， 对于聚合物纳米复合电介质界面区电导率分 布参数r0和σinterface0的n×n输入数据集， 计算得到n2组宏观有效电导 率。 9.根据权利要求8所述的聚合物纳米复合电介质界面区介观陷阱表征方法， 其特征在 于， 结合聚合物纳米复合电介质界面区电导率介观分布特性和电导率服从梅耶补偿， 推导 得到界面区陷阱能级介观分布的解析表达式。 10.根据权利要求9所述的聚合物纳米复合电介质界面 区介观陷阱表征方法， 其特征在权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115274019 A 2于， 根据聚合物纳米复合电介质界面区电导率介观分布特性可推导出聚合物纳米复合电介 质界面区陷阱能级介观分布特性。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115274019 A 3