[发明专利]纳米银柔性薄膜表面形貌分形生长建模与仿真方法

权利要求书

1.纳米银柔性薄膜表面形貌分形生长建模与仿真方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1：根据基于原位还原法进行纳米银柔性薄膜的制备工艺流程建立符合纳米银柔性薄膜表面形貌分形生长的表面沉积模型；

步骤2：根据纳米银柔性薄膜的电镜扫描图像将还原反应时间和银离子浓度与表面沉积模型的粒子浓度和反应时间分别对应，再对表面沉积模型的粒子浓度和反应时间进行标定，建立纳米银柔性薄膜表面形貌分形生长模型；

步骤3：通过实验制备和模型仿真结果的对比，对用实验制备参数进行标定后的纳米银柔性薄膜表面形貌分形生长模型准确与适用性进行验证。

2.根据权利要求1所述的纳米银柔性薄膜表面形貌分形生长建模与仿真方法，其特征在于，所述方法步骤1中，表面沉积模型的建立步骤如下：

(1)定义一个模拟纳米银薄膜的柔性基底的种子平面，粒子的生长过程由该平面开始，这些粒子作为种子粒子；

(2)在距离每个种子粒子一定距离的圆周附近随机产生一个粒子，该粒子进行布朗运动模拟随机行走，当该粒子与种子粒子距离小于凝聚距离时，则与种子粒子附着在一起形成一个粒子团簇，并定义该粒子团簇替代原有种子粒子；若该粒子与种子粒子距离超出逃逸半径，则视为废弃，不再继续作随机运动；随机粒子的产生和随机行走过程不断重复，并不断产生新的粒子团簇；

(3)随着随机过程和模拟时间的增加，最终众多粒子会形成几个大型的粒子团簇，并达到临界粒子团簇数目，体现出纳米银柔性薄膜的表面形貌。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤1中，所述表面沉积模型的空间定义为一个有界空间。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤1中，表面沉积模型空间为立方体，初始化参数包括总粒子数N、基底边长L、薄膜沉积空间高度H、最小团簇数目N_min、粒子直径和黏附间距d₀、布朗运动步长step、沉积速率drop和绘图步长；其中，最小团簇数目N_min表示模型中确定反应完全的最小团簇数目；绘画步长表示进行一次绘图时，随机布朗运动的次数。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤1中，每个粒子的三维空间位置坐标以及其所属团簇信息通过一个结构体进行存储，其中X，Y，Z分别表示每个粒子的空间坐标分量，而团簇编号Num则记录该粒子所属的团簇；粒子在做随机布朗运动的同时进行向下的沉积运动。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，银离子浓度参数的标定方法是制备过程中的银离子浓度换算成所建分形生长模型空间体积中的粒子个数，具体标定步骤如下：

①设定模型空间为一个立方体，其高度为H，底部为边长为L的正方形；该正方形底面对应纳米银薄膜的柔性基底，底面积为L²；

②设定模型空间中粒子数为N，该粒子数对应银离子浓度参数；

③根据已知银离子浓度参数m经实验制备获取的纳米银柔性薄膜样品的扫描电镜图，截取一边长为l的正方形区域，运用图像处理的方法计算得到该正方形区域中银离子的数目n；

④根据L²:²＝:n,重复步骤③通过不同银离子浓度参数的薄膜样品的扫描电镜图获取银离子浓度参数m与模型参数r＝²/N之间的对应关系；

⑤模型中将粒子半径尺寸和粒子总数N固定，随着模拟银离子浓度参数m的不同根据步骤④中获得的m与模型参数r的对应关系，模型空间的边长L作相应变化。