【技术实现步骤摘要】
本说明书涉及材料制备，尤其涉及一种交流电场辅助的复合材料制备调控方法、设备及介质。
技术介绍
1、近年高压大功率碳化硅(silicon carbide，sic)器件是支撑电网新技术发展的基础，碳化硅宽禁带功率模块逐渐向高电压、大电流和小型化方向发展。硅弹性体(se)因高解离能和硅氧烷键旋转的低能垒，可以在250℃下长期工作，被广泛用作功率模块的封装绝缘。然而，由于功率模块内硅弹性体、aln陶瓷基板以及金属层组成的三结合点处介电参数不匹配，会使得局部电场畸变，进而引发局部放电，影响绝缘能力，导致功率模块失效。通过向硅弹性体中掺入导体或者半导体填料，如碳纳米管、炭黑、氧化锌、碳化硅晶须(sicw)等，能够获得具有优异非线性电导特性的复合绝缘材料。
2、此外，复合材料中填料取向程度对其介电性能的影响巨大。现有技术中通过扫描电镜(sem)和x射线衍射(xrd)对复合材料的性能进行评估，对制备过程进行调整。但是，通过sem和xrd仅能表征复合材料局部的填料粒子排列状态，无法反应整体电导网络的取向程度，未考虑大规模制备时的能量损耗，导致调控参数无法满足制备需求。
技术实现思路
1、本说明书一个或多个实施例提供了一种交流电场辅助的复合材料制备调控方法、设备及介质，用于解决如下技术问题：通过sem和xrd仅能表征复合材料局部的填料粒子排列状态，无法反应整体电导网络的取向程度，未考虑大规模制备时的能量损耗，导致调控参数无法满足制备需求。
2、本说明书一个或多个实施例采用下述技
3、本说明书一个或多个实施例提供一种交流电场辅助的复合材料制备调控方法，所述方法包括：获取在外加交流电源的激励下，复合材料制备过程中的填料取向对应的填料取向等效电路，以通过预先获取的所述外加交流电源的电源参数和所述填料取向等效电路，确定所述填料取向过程中所述外加交流电源的实际输入能量，其中，所述实际输入能量与电压施加时间相关；获取预先构建的所述复合材料对应的数值模型，通过所述数值模型和所述外加交流电源参数，对所述复合材料的粒子运动进行模拟，得到所述填料取向过程中的粒子运动参数，其中，所述数值模型包括粒子旋转过程对应的旋转动力学方程和粒子吸引过程对应的吸引动力学方程；根据所述填料取向过程中的所述粒子运动参数，确定粒子在所述外加交流电源的交流电场下的填料取向需求能量，其中，所述填料取向需求能量包括粒子旋转需求能量和粒子吸引需求能量；基于所述填料取向过程中所述外加交流电源的实际输入能量和所述填料取向需求能量，生成取向度评估指标，其中，所述取向度评估指标用于表示所述复合材料的完全取向状态；根据所述取向度评估指标，确定所述外加交流电源的电源激励参数，以通过改变所述电源激励参数，对所述复合材料的制备过程进行调控，其中，所述电源激励参数包括电源幅值、电源频率和施加时间。
4、进一步地，获取在外加交流电源的激励下，复合材料制备过程中的填料取向对应的填料取向等效电路，具体包括：将所述填料取向过程的填料样品附加介质等效为介质等效电阻和介质等效电容，并将所述填料样品等效为填料等效电阻和填料等效电容；将所述介质等效电阻和所述介质等效电容进行并联，生成介质等效电路；将所述填料等效电阻和所述填料等效电容进行并联，组成填料等效电路；将所述介质等效电路和所述填料等效电路进行并联后，与所述外加交流电源进行串联，确定填料取向等效电路。
5、进一步地，通过预先获取的外加交流电源的电源参数和所述填料取向等效电路，确定所述填料取向过程中所述外加交流电源的实际输入能量，具体包括：通过预先获取的外加交流电源的电源施加参数和所述填料取向等效电路，确定所述外加交流电源的电路损耗能量；通过所述电路损耗能量和所述外加交流电源的施加能量，确定所述填料取向过程中所述外加交流电源的实际输入能量。
6、进一步地，通过预先获取的所述外加交流电源的电源施加参数和所述填料取向等效电路，确定所述外加交流电源的电路损耗能量，具体包括：获取所述外加交流电源的电源施加参数，其中，所述电源施加参数包括电压有效值、电流有效值、相角和电压施加时间；在所述填料取向等效电路中，将所述填料等效电路进行开路处理，以对所述填料样品进行空载测试，计算所述介质等效电阻的介质等效电阻值；根据所述介质等效电阻、所述电源施加参数和预先获取的复合材料制备系统的系统温度，按照公式确定所述外加交流电源的电路损耗能量；其中，wloss为所述电路损耗能量，u为电压有效值，r1为介质等效电阻的介质等效电阻值，t1为电压施加时间，kb为玻尔兹曼常数，t为所述系统温度。
7、进一步地，根据所述填料取向过程中的所述粒子运动参数，确定粒子在所述外加交流电源的交流电场下的填料取向需求能量，具体包括：确定所述外加交流电源的电场强度，基于所述电场强度和所述粒子运动参数，确定所述粒子旋转需求能量；根据所述填料取向过程中的所述粒子运动参数，确定粒子间的粒子吸引需求能量；通过所述粒子旋转需求能量和所述粒子吸引需求能量，确定所述填料取向需求能量，其中，所述填料取向需求能量为完全取向状态下对应的需求能量。
8、进一步地，基于所述填料取向过程中所述外加交流电源的实际输入能量和所述填料取向需求能量，生成取向度评估指标，具体包括：基于所述填料取向过程中所述外加交流电源的实际输入能量和所述填料取向需求能量，按照公式生成取向度评估指标，其中，sk为所述取向度评估指标，δws为所述填料取向需求能量，δwh为所述实际输入能量，t为复合材料制备系统的系统温度。
9、进一步地，根据所述取向度评估指标，确定所述外加交流电源的电源激励参数，具体包括：在所述电源激励参数中固定除电压施加时间之外的多个其他电源激励参数值；对所述电压施加时间进行调整，确定每个电压施加时间对应的取向度评估指标；当存在指定取向度评估指标为指定数值时，将所述指定取向度评估指标对应的指定电压施加时间和所述多个其他电源激励参数值，作为所述外加交流电源的电源激励参数。
10、进一步地，基于所述填料取向过程中所述外加交流电源的实际输入能量和所述填料取向需求能量，生成取向度评估指标，之后，所述方法还包括：对复合材料制备过程进行监控，确定实时取向度评估指标；当所述实时取向度评估指标小于指定数值时，确定所述复合材料制备过程的所述实时取向度评估指标对应的当前状态为未完全取向状态；当所述实时取向度评估指标等于所述指定数值时，确定所述复合材料制备过程的所述实时取向度评估指标对应的当前状态为完全取向状态；当所述实时取向度评估指标大于所述指定数值时，确定所述复合材料制备过程的当前状态为过完全取向状态。
11、本说明书一个或多个实施例提供一种交流电场辅助的复合材料制备调控设备，包括：
12、至少一个处理器；以及，
13、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
14、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：
【技术保护点】
1.一种交流电场辅助的复合材料制备调控方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种交流电场辅助的复合材料制备调控方法，其特征在于，获取在外加交流电源的激励下，复合材料制备过程中的填料取向对应的填料取向等效电路，具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种交流电场辅助的复合材料制备调控方法，其特征在于，通过预先获取的外加交流电源的电源参数和所述填料取向等效电路，确定所述填料取向过程中所述外加交流电源的实际输入能量，具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种交流电场辅助的复合材料制备调控方法，其特征在于，通过预先获取的所述外加交流电源的电源施加参数和所述填料取向等效电路，确定所述外加交流电源的电路损耗能量，具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种交流电场辅助的复合材料制备调控方法，其特征在于，根据所述填料取向过程中的所述粒子运动参数，确定粒子在所述外加交流电源的交流电场下的填料取向需求能量，具体包括：
6.根据权利要求1所述的一种交流电场辅助的复合材料制备调控方法，其特征在于，基于所述填料取向过程中所述外加交流电
7.根据权利要求1所述的一种交流电场辅助的复合材料制备调控方法，其特征在于，根据所述取向度评估指标，确定所述外加交流电源的电源激励参数，具体包括：
8.根据权利要求1所述的一种交流电场辅助的复合材料制备调控方法，其特征在于，基于所述填料取向过程中所述外加交流电源的实际输入能量和所述填料取向需求能量，生成取向度评估指标，之后，所述方法还包括：
9.一种交流电场辅助的复合材料制备调控设备，其特征在于，所述设备包括：
10.一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令设置为：
...【技术特征摘要】
1.一种交流电场辅助的复合材料制备调控方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种交流电场辅助的复合材料制备调控方法，其特征在于，获取在外加交流电源的激励下，复合材料制备过程中的填料取向对应的填料取向等效电路，具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种交流电场辅助的复合材料制备调控方法，其特征在于，通过预先获取的外加交流电源的电源参数和所述填料取向等效电路，确定所述填料取向过程中所述外加交流电源的实际输入能量，具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种交流电场辅助的复合材料制备调控方法，其特征在于，通过预先获取的所述外加交流电源的电源施加参数和所述填料取向等效电路，确定所述外加交流电源的电路损耗能量，具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种交流电场辅助的复合材料制备调控方法，其特征在于，根据所述填料取向过程中的所述粒子运动参数，确定粒子在所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：穆海宝，姚欢民，李鹤，杨洋，姚亦桐，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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