一种石墨烯纳米复合泡沫电磁屏蔽多目标优化模型及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯纳米复合泡沫材料电磁屏蔽多目标优化模型及其应用。该模型将石墨烯纳米复合泡沫材料电磁本构模型与非支配排序遗传算法相结合，对高电磁屏蔽效能和低成本进行多目标优化计算，重点考虑了石墨烯质量分数、材料孔隙率和样品厚度等微结构参数对电磁屏蔽效能和成本的交互影响，通过优化微结构参数以达到提高材料电磁屏蔽效能并降低成本的目的。该模型可应用于确定石墨烯纳米复合泡沫材料中石墨烯的最低参量，对高效电磁屏蔽器件的微结构参数设计具有指导性意义。器件的微结构参数设计具有指导性意义。器件的微结构参数设计具有指导性意义。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯纳米复合泡沫电磁屏蔽多目标优化模型及应用


[0001]本专利技术涉及一种多目标优化模型，具体涉及一种石墨烯纳米复合泡沫电磁屏蔽多目标优化模型及应用，属于多目标优化


技术介绍

[0002]基于控制严重电磁污染和经济成本的双重需求，具有高电磁屏蔽效能及低成本的高效电磁屏蔽装置在现代工业中引起了极大的关注。它已广泛应用于民用和军事领域，包括电子通信、精确测量等。单相低维功能材料如石墨烯或碳纳米管等，具有优异的电学性能，但难以直接用于生产，难以满足实际需求。研究发现将低维功能材料和多孔聚合物基质结合能够得到性能更加优异的纳米复合泡沫材料，既保证了低维功能材料优异的电学性质，也将多孔聚合物基质良好的弹塑性力学性能融入其中。石墨烯或碳纳米管增强纳米复合泡沫材料因其优异的电磁屏蔽效能而被广泛报道。
[0003]此外，电磁屏蔽效能材料的制备成本在实际应用中也起着重要作用。石墨烯的价格远远高于聚合物基质的价格，在追求高电磁屏蔽效能的同时不得不考虑成本问题。高效电磁屏蔽材料非常需要破除成本对它的限制，以获得高电磁屏蔽低成本的材料。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯纳米复合泡沫材料电磁屏蔽多目标优化模型，其特征在于：包括以下步骤：1)获取石墨烯纳米复合泡沫材料的特征参数；2)根据特征参数建立石墨烯纳米复合泡沫材料电磁屏蔽和成本双尺度本构模型；3)根据双尺度本构模型建立多目标优化模型；4)对多目标优化模型进行测试及修正。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米复合泡沫材料电磁屏蔽多目标优化模型，其特征在于：所述石墨烯纳米复合泡沫材料的特征参数包括：石墨烯长细比α、石墨烯厚度λ，界面层厚度d，电磁波源与石墨烯纳米复合泡沫材料之间的距离r，电磁波的角频率ω，石墨烯面内导电性σ1、介电性ε1和磁导率μ1，石墨烯面外导电性σ3、介电性ε3和磁导率μ3，聚合物的导电性σ0、介电性ε0和磁导率μ0，石墨烯的质量密度ρ
g
和聚合物的质量密度ρ
m
，真空中的导电性σ
v
、介电常数ε
v
和磁导率μ
v
，石墨烯单价p
g
和聚合物单价p
m
。3.根据权利要求2所述的一种石墨烯纳米复合泡沫材料电磁屏蔽多目标优化模型，其特征在于：所述石墨烯纳米复合泡沫材料的特征参数还包括：原始界面的导电性介电常数磁导率μ
(int)
，隧道效应标度参数γ
σ
，麦克斯韦极化标度参数γ
ε
。4.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米复合泡沫材料电磁屏蔽多目标优化模型，其特征在于：所述石墨烯纳米泡沫复合材料电磁屏蔽和成本双尺度本构模型的建立过程为：1)建立石墨烯质量分数wt％、材料孔隙率c
v
和样品厚度h关于电磁屏蔽效能的相关性模型；2)建立石墨烯质量分数wt％、材料孔隙率c
v
和样品厚度h关于成本的相关性模型。5.根据权利要求4所述的一种石墨烯纳米复合泡沫材料电磁屏蔽多目标优化模型，其特征在于：所述电磁屏蔽效能的相关性模型的建立过程为：式1：式2：式3：式4：S
33
＝1
‑
2S
11
；式5：式6：式7：式8：式9：
式10：式11：式12：式13：式14：式14：式15：Z
w
＝1/(ωε
v
r)；式16：R
dB
＝20log
10
|Z
w
/4η
e
|、式17：SE(c
v
,h,wt％)＝R
dB
+A
dB
+M
dB
；式1～17中：c
g
为石墨烯体积分数，无量纲；为聚合物泡沫中微孔体积浓度，无量纲；S
11
和S
33
为去极化张量，无量纲；为渗流阈值，无量纲；为抵抗函数；为柯西累积函数；σ
(int)
为隧道效应和麦克斯韦极化后的界面电导率，量纲为(S/m)；ε
(int)
为隧道效应和麦克斯韦极化后的介电常数，量纲为(F/m)；c
int
为涂层石墨烯的界面体积浓度，无量纲；χ
i(c)
为具有功能界面效应的涂层石墨烯的电导率、介电常数和磁导率，量纲分别为(S/m)、(F/m)和(N/A2)；χ
f
为聚合物泡沫的电导率、介电常数和磁导率，量纲分别为(S/m)、(F/m)和(N/A2)；χ
e
为石墨烯纳米复合沫材料的电导率、介电常数和磁导率，量纲分别为(S/m)、(F/m)和(N/A2)；σ
e
为石墨烯纳米复合泡沫材料电导率，量纲为(S/m)；ε
e
为石墨烯纳米复合泡沫材料介电常数，量纲为(F/m)；μ
e
为石墨烯纳米复合泡沫材料删除导率，量纲为(N/A2)；j为虚常数，无量纲；γ
e
、β
v
、η
e
和η
v
中间过程参量，无量纲；R
dB
为电磁屏蔽反射损耗，量纲为dB；A
dB...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏晓东，刘杨，潘怡辉，仲政，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：