二维材料选材方法技术

本发明专利技术属于材料领域，提供了一种二维材料选材方法，包括步骤：提出应用参数矩阵：根据具体应用领域，研究具体构效关系，确定核心参数k及其权重；提出质量均一性评价矩阵：根据前述确定的核心参数k和权重，进行测量表征，然后计算各核心参数k的相对标准偏差，然后计算合并相对标准偏差得出整体质量均一性系数；提出应用优选目标矩阵：计算每种材料的匹配度系数，进行选材。本发明专利技术针对石墨烯等二维材料提供了一种应用科研范式，分别设计了应用参数矩阵、质量均一性评价矩阵、应用优选目标矩阵，并提出选材匹配度系数，对于科学选材、精准配材，推动石墨烯为首的二维材料下游应用具有重要意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
二维材料选材方法


[0001]本专利技术属于材料领域，尤其涉及一种二维材料选材方法。

技术介绍

[0002]二维材料，是指电子仅可在两个维度的纳米尺度(1
‑
100nm)上自由运动(平面运动)的材料，如纳米薄膜、超晶格、量子阱。
[0003]首要发现的二维材料是石墨烯(graphene)，在石墨烯以外，目前还有MXene、氮化硼(BN)、二硫化钼(MoS2)、二硫化钨(WS2)、二硒化钼(MoSe2)、二硒化钨(WSe2)等；目前的应用和研究最多的二维材料为石墨烯材料。
[0004]石墨烯理论上是单层碳原子结构，但现阶段可规模化生产的石墨烯材料以混合物和复杂结构的形式出现，并实际在导电浆料、防腐涂料等产品中得到应用。同时，众多的纳米复杂材料成为新材料的主要组成部分，但由于长期惯性思维，加之对复杂材料的认知不充分，阻碍了新技术的发展。
[0005]根据二维材料制备方法不同、原材料不同、制备工艺不同、制备设备不同，生产的二维材料也不相同。迄今为止，尚未颁布可有效评价二维材料质量的评价方法和评价准则，导致下游应用无法有效选材，只能盲目试错式研究，严重阻碍了下游应用的发展。
[0006]以石墨烯、MXene材料为代表的二维材料的有效评价材料质量均一性已成为下游应用急需突破的关键共性技术，迫切需要制定有效办法予以解决。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种二维材料选材方法，根据二维材料的结构和性能特征按照不同的层级和方向进行系统研究，得出一种精确的选材范式。
[0008]一种二维材料选材方法，包括以下步骤：
[0009]提出应用参数矩阵：根据具体应用领域，研究具体构效关系，确定核心参数k及其权重；
[0010]提出质量均一性评价矩阵：根据前述确定的核心参数k和权重，进行测量表征，然后计算各核心参数k的相对标准偏差，然后计算合并相对标准偏差得出整体质量均一性系数；
[0011]提出应用优选目标矩阵：针对核心参数k设置其目标质量系数，根据贡献度和重要性对各个关键参数赋予不同的权重，通过二维材料实际质量系数与目标质量系数的比值，分别计算每种材料的匹配度系数，进行选材。
[0012]特别地，所述应用参数矩阵步骤中，核心参数k为颜色、外观、层数、尺寸、层间距、微区覆盖度、灰分、挥发分、sp2/sp3比例、氧碳比、微观形貌、有序度、洁净度、晶体结构缺陷、缺陷等级、边界稳定性、薄膜粗糙度、平整度、CHONS含量、含氧官能团类型及含量、杂原子类型及含量、杂质含量、比表面积、真密度、接触角、表面张力、粒度及分布、分散性、电导率、电阻率、薄膜方阻、电子迁移率、热电优值、导热系数、辐射系数、发射率、塞贝克系数、比
热容、分解温度、杨氏模量、拉伸强度、断裂强度、应变、薄膜应力、透光率、反射比、透射比、吸波性能、电磁兼容性、介电常数、磁导率、抗病原特性、耐腐蚀、耐磨性、耐辐照性、Raman谱图、红外谱图、XRD谱图、XPS谱图、AES谱图、UPS谱图、核磁共振谱图、TEM电子衍射花样等中的至少一种。
[0013]特别地，在所述质量均一性评价矩阵步骤中。
[0014]对二维材料各核心参数k分别进行测量，计算其合并相对标准偏差R
k
，表示该偏差系数，用于评价参数k对样品质量均一性的影响，采用100％
‑
R
k
表示参数k的质量均一性系数分量m
k
：
[0015]合并相对标准偏差R
k
的公式为：
[0016][0017]质量均一性系数分量m
k
的公式为：
[0018][0019]用核心参数k的质量均一性系数与该参数对样品质量均一性贡献权重函数Q
′
(k
v
)的乘积之和表示核心参数k对样品的整体质量均一性系数的贡献分值，累计所有考虑的核心参数k对样品的整体质量均一性系数的贡献分值即为样品的整体质量均一性系数Y，公式为：
[0020][0021]其中，核心参数k的权重值的总和≤1，k参数的个数用v表示，v=1，2，3......p，得
[0022]更进一步地，在合并相对标准偏差R
k
的公式中，针对与有t个分量的核心参数k，其参数分量记为k
l
(I＝1，2，3......t，t≥1)，则k
l
参数测量结果一致性以k
l
参数的各组、各层级及各次的测量结果合并相对标准偏差表示，其计算公式如下：
[0023][0024]式中：
[0025]为样品合并k参数分量k
l
参数测量结果的标准偏差，l＝1，2，3......t，t≥
1，整数；
[0026]i为测量分组组数，i＝1，2，3......m，m≥1；
[0027]j为每组测量次数，j＝1，2，3......n，n＞1同一组测量次数固定，与测量层级数无关；
[0028]z为测量层级数，z＝1，2，3......p，p＞1；
[0029]f(i，z)为第i组，第z层级测量结果对样品整体结果的贡献函数；
[0030]x
ijz
为第i组，第z层级，第j次测量值；
[0031]为第i组，第z层级测量结果的加权平均值。
[0032]更进一步地，在合并相对标准偏差R
k
的公式中，k
l
参数的各组、各层级及各次的测量结果的加权平均值的公式如下：
[0033][0034]式中：
[0035]R(x
i
)为不同测量组i的权重函数；
[0036]Q(x
j
)为不同测量次j的权重函数。
[0037]更进一步地，合并相对标准偏差R
k
的公式中，采用样品k
l
分量参数测量相对标准偏差R
k
，表示参数分量k
l
对样品质量贡献误差，的公式为：
[0038][0039]式中：
[0040]为测量结果的加权平均值；
[0041]为参数k的相对标准偏差。
[0042]更进一步地，核心参数k对样品质量均一性贡献误差为各个k
l
分量与其对应加权函数之积的和，公式为：
[0043][0044]式中：
[0045]u(l)为不同k
l
分量的权重函数，各个k
l
分量的权重之和为1；
[0046]R
k
为核心参数k的合并相对标准偏差。
[0047]进一步地，所述提出应用优选目标矩阵步骤中，所述匹配度系数的公式为：
[0048][0049]式中：MD为选材的匹配度系数。
[0050]进一步地，基于所选材料测量参数目标值、目标质量系数与实际测量结果、实测参数的质量系数的匹配关系进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.二维材料选材方法，其特征在于，包括以下步骤：提出应用参数矩阵：根据具体应用领域，研究具体构效关系，确定核心参数k及其权重；提出质量均一性评价矩阵：根据前述确定的核心参数k和权重，进行测量表征，计算各核心参数k的相对标准偏差，然后计算合并相对标准偏差得出整体质量均一性系数；提出应用优选目标矩阵：针对核心参数k设置其目标质量系数，根据贡献度和重要性对各个关键参数赋予不同的权重，通过二维材料实际质量系数与目标质量系数的比值，分别计算每种材料的匹配度系数，进行选材。2.根据权利要求1所述的二维材料选材方法，其特征在于，所述应用参数矩阵步骤中，核心参数k为颜色、外观、层数、尺寸、层间距、微区覆盖度、灰分、挥发分、sp2/sp3比例、氧碳比、微观形貌、有序度、洁净度、晶体结构缺陷、缺陷等级、边界稳定性、薄膜粗糙度、平整度、CHONS含量、含氧官能团类型及含量、杂原子类型及含量、杂质含量、比表面积、真密度、接触角、表面张力、粒度及分布、分散性、电导率、电阻率、薄膜方阻、电子迁移率、热电优值、导热系数、辐射系数、发射率、塞贝克系数、比热容、分解温度、杨氏模量、拉伸强度、断裂强度、应变、薄膜应力、透光率、反射比、透射比、吸波性能、电磁兼容性、介电常数、磁导率、抗病原特性、耐腐蚀、耐磨性、耐辐照性、Raman谱图、红外谱图、XRD谱图、XPS谱图、AES谱图、UPS谱图、核磁共振谱图、TEM电子衍射花样等中的至少一种。3.根据权利要求1所述的二维材料选材方法，其特征在于，在所述质量均一性评价矩阵步骤中，对二维材料各核心参数k分别进行测量，计算其合并相对标准偏差R
k
，表示该偏差系数，用于评价参数k对样品质量均一性的影响，采用100％
‑
R
k
表示参数k的质量均一性系数分量m
k
：合并相对标准偏差R
k
的公式为：质量均一性系数分量m
k
的公式为：用核心参数k的质量均一性系数与该参数对样品质量均一性贡献权重函数Q
′
(k
v
)的乘积之和表示核心参数k对样品的整体质量均一性系数的贡献分值，累计所有考虑的核心参数k对样品的整体质量均一性系数的贡献分值即为样品的整体质量均一性系数Y，公式为：
其中，核心参数k的权重值的总和≤1，k参数的个数用v表示，v＝1，2，3......p，得4.根据权利要求3所述的二维材料选材方法，其特征在于，在合并相对标准偏差R
k
的公式中，针对与有t个分量的核心参数k，其参数分量记为k
I
(I＝1，2，3......t，t≥1)，则k
I
参数测量结果一致性以k
I
参数的各组、各层级及各次的测量结果合并相对标准偏差表示，其计算公式如下：式...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹宗杰，何立粮，
申请(专利权)人：辉金云科技广州有限公司，
类型：发明
国别省市：