НЦЧ РАН

Проект РНФ 14-21-00158

Российский научный фонд

Отдел ПСИ

Главная

Новости

Научная тематика

Публикации

Конференции

РИД

Мероприятия

Исполнители

Контакты

Проект РНФ 14-21-00158
"Разработка алгоритмов и методов для задач математического моделирования
на суперкомпьютерных системах, включая гибридныe"
Годы выполнения 2014 - 2018

Тематика 1. "Композиционные материалы"
(алгоритмы изучения электрофизических свойств новых композитных материалов)

В настоящее время композиты широко применяются в практических целях - от конструкционных материалов в авиастроении, автомобильной промышленности и т.д. до различных приборов микроэлектроники, в которых используются тонкие пленки со случайным или регулярным расположением включений, полупроводниковые гетероструктуры и т.п. Гетерогенными (композиционными) являются также различные системы, относящиеся к области интересов химии: разнообразные полимеры, неупорядоченные структуры как с органическими, так и неорганическими включениями и т.д.

Поэтому изучение композитов, свойства которых могут существенно отличаться от свойств отдельных компонент, является актуальной задачей теории и эксперимента. Исследование подобных систем представляет и общефизический интерес, так как в них возможны, например, фазовые переходы типа металл-диэлектрик.

Теоретическое изучение различных свойств композитов со случайным распределением компонент наталкивается на известные трудности принципиального характера. Так, например, в задаче о проводимости необходимо решить уравнение Лапласа для электрического потенциала в многосвязных областях произвольной формы внутри каждой из компонент и затем удовлетворить стандартным условиям на границе раздела. Ясно, что такая задача в общем виде аналитическими методами не может быть решена.

В связи с этим основным источником информации о проводимости (теплопроводности, диэлектрической проницаемости и т.д.) неупорядоченных сред являются модельные и численные эксперименты. В частности, исследование окрестности точки фазового перехода металл-диэлектрик численными методами позволяет определить так называемые критические индексы - основные характеристики проводимости в рамках гипотезы подобия. В то же время теория проводимости композитов крайне бедна аналитическими результатами, а результаты численных экспериментов известны только для некоторых частных случаев.

Упомянутые трудности многократно возрастают при переходе к более сложным задачам - о термоэлектрических, гальваномагнитных и термогальваномагнитных свойствах композитов. Здесь также наблюдается серьезный дефицит в аналитических результатах, а численный эксперимент считается затруднительным из-за большого количества входящих в эти задачи параметров. Поэтому эти электрофизические характеристики и их критическое поведение изучены явно недостаточно.

Таким образом, дальнейшее развитие теории электрофизических свойств композитов является актуальной задачей и представляет несомненный интерес как с практической, так и с общефизической точек зрения.