研究目的
建立一个纳米线网络内电导的解析模型,该模型能将基本物理量(如线电阻、接触电阻和纳米线密度)与薄膜的方阻相关联,为评估和优化不同应用中的纳米线网络提供具有预测能力的工具。
研究成果
该研究推导出了一个关于薄纳米线网络导电特性的闭合解析模型,该模型仅包含几何形状、归一化密度、线电阻和接触电阻等物理参数。该模型与文献中大量透明电极数据相吻合,为系统物理理解提供了理论一致的框架,同时也是一个易于使用的工具。
研究不足
该模型是为直导线推导的,但实验样品中的导线通常呈弯曲状。不过,该模型对小弯曲半径内的导线曲率不敏感,从而扩展了其适用性。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用数值模拟与解析建模相结合的方法,探究纳米线网络中的电传输特性。该模型基于并联电阻网络分析,并通过模拟棒状模型及银纳米线(AgNWs)、铜纳米线(CuNWs)和单壁碳纳米管(SWCNTs)的实验数据进行验证。
2:样本选择与数据来源:
实验数据采集自13篇文献,筛选标准为具备纳米线/SWCNT参数规格且测量数据信噪比低。
3:实验设备与材料清单:
研究使用Python实现数值模拟,并基于信任域反射算法通过MATLAB对实验数据进行拟合。
4:实验流程与操作步骤:
数值模拟中,在正方形区域内随机放置250,000根长度恒定且角度均匀分布的纳米线。计算系统内所有连接点,并将其两侧节点设为潜在节点。为使矩阵系统确定,设定边界条件为向右侧电极输入单位电流并从左侧电极输出。
5:数据分析方法:
利用推导的解析模型对数据取对数后进行拟合,通过MATLAB基于信任域反射算法执行非线性最小二乘拟合。
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