【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及復(fù)合高導(dǎo)熱填料設(shè)計(jì)，特別是一種多元復(fù)合高導(dǎo)熱填料的物理信息機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)介紹
1、隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子器件的散熱問(wèn)題變得日益突出，散熱直接關(guān)系著電子器件的工作性能以及使用壽命。在現(xiàn)有的電子器件散熱解決方案中，通常采用微電子器件與金屬散熱器的直接接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)，然而，由于接觸面的不平整性，兩者之間產(chǎn)生的空隙成為了限制散熱效率的主要因素，這些空隙通常由導(dǎo)熱系數(shù)極低的空氣填充，嚴(yán)重阻礙了熱量的有效傳遞。為了克服這一限制，現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)向使用導(dǎo)熱聚合物復(fù)合材料作為熱界面材料，以提高熱傳導(dǎo)效率。但是，由于純聚合物的導(dǎo)熱系數(shù)普遍較低，因此必須通過(guò)添加高導(dǎo)熱性的填料來(lái)增強(qiáng)其導(dǎo)熱性能。
2、在現(xiàn)有導(dǎo)熱性能提升復(fù)合材料的研究中采取了如下兩種策略。一種方法是通過(guò)使用功能化的填料來(lái)提高其在聚合物基體中的分散性和相容性，從而減少填料與基體之間的界面熱阻。另一種方法是通過(guò)填料的定向排列、構(gòu)建分離填料網(wǎng)絡(luò)和采用多尺度填料復(fù)合等手段，增加導(dǎo)熱路徑，進(jìn)一步提升復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。上述的共同目標(biāo)是在聚合物基體中形成有效的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，以促進(jìn)聲子（聲子是一種在凝聚態(tài)物質(zhì)中原子（或分子）振動(dòng)的集體激發(fā)，用來(lái)描述晶格振動(dòng)規(guī)律的一種準(zhǔn)粒子。聲子傳熱是指聲子作為熱載體在材料中傳遞熱量的過(guò)程）的傳遞和提高導(dǎo)熱效率。盡管現(xiàn)有復(fù)合材料的性能提升方法在一定程度上提高了導(dǎo)熱性能，但如何從填料堆積的角度優(yōu)化導(dǎo)熱路徑的研究仍然不足，在實(shí)際應(yīng)用中，高填充量是實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)熱性能的常用方法，但這種做法往往以犧牲復(fù)合材料的加工性能為代價(jià)，因此，開(kāi)發(fā)多尺度填充系
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、由于技術(shù)所限存在如
技術(shù)介紹
弊端，本專利技術(shù)提供了一種多元復(fù)合高導(dǎo)熱填料的物理信息機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法，在相關(guān)步驟共同作用下，通過(guò)構(gòu)建綜合數(shù)據(jù)集，并運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，從而達(dá)到了優(yōu)化導(dǎo)熱聚合物復(fù)合材料最佳填料的堆積結(jié)構(gòu)，形成高效的導(dǎo)熱路徑，保持導(dǎo)熱聚合物復(fù)合材料的加工性能基礎(chǔ)上，同時(shí)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和制造過(guò)程，提高了生產(chǎn)效率，為電子設(shè)備有效散熱可靠穩(wěn)定工作起到了有力的技術(shù)支持。
2、本專利技術(shù)解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
3、一種多元復(fù)合高導(dǎo)熱填料的物理信息機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：s1：材料本征屬性數(shù)據(jù)集建立，在pc端通過(guò)激光粒度儀測(cè)試多元復(fù)合高導(dǎo)熱填料應(yīng)用的每種材料的累計(jì)級(jí)配曲線分布，并統(tǒng)一定義級(jí)配曲線的粒徑檢測(cè)點(diǎn)，為了避免單一測(cè)試結(jié)果的偶然性，每種材料的累計(jì)級(jí)配曲線分布應(yīng)該測(cè)試為多次，并取平均值做最終的累計(jì)級(jí)配曲線分布情況，并將其作為數(shù)據(jù)的輸入，數(shù)據(jù)輸入到步驟s4；s2：三維空間最緊密堆積模型的建立，在pc端收集并整理有關(guān)三維空間最緊密堆積理論模型的建模公式，并根據(jù)不同模式所適用的填料粒徑分布范圍進(jìn)行計(jì)算規(guī)則函數(shù)的編寫，用于后續(xù)步驟s4的模型調(diào)用；s3：物理規(guī)則限定的邊界約束條件設(shè)定，對(duì)于多元復(fù)配體系，需設(shè)定邊界約束條件，使得所有體系的總體積之和等于100%，即，其中代表不同材料的體積摻量，代表種不同材料；s4：機(jī)器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化加速計(jì)算過(guò)程，并與三維空間最緊密堆積模型所求理想級(jí)配曲線的最優(yōu)配方進(jìn)行對(duì)比，求不同材料組合條件下的計(jì)算結(jié)果與最優(yōu)配方的誤差；s5：比例轉(zhuǎn)換，由于計(jì)算所得最佳配方為體積摻量比例，在實(shí)際操作中不便于操作，因此需要將各種材料的體積摻量比例轉(zhuǎn)換為質(zhì)量摻量比例。
4、進(jìn)一步地，所述步驟s1中，材料本征屬性數(shù)據(jù)集中的多元復(fù)合高導(dǎo)熱填料包含金屬基導(dǎo)熱填料和陶瓷基導(dǎo)熱填料，其中金屬基導(dǎo)熱填料是銀、銅、鋁、鎳、鎢中的一種或多種組合，陶瓷基導(dǎo)熱填料是氮化鋁、碳化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氮化硼中的一種或多種組合等。
5、進(jìn)一步地，所述s2中，三維空間最緊密堆積理論模型是連續(xù)級(jí)配理論、間斷級(jí)配理論和可壓縮堆積理論中一種或多種，具體應(yīng)用中，針對(duì)實(shí)際中不同材料的選取，選擇對(duì)應(yīng)的合適理論模型計(jì)算公式。
6、進(jìn)一步地，所述s4中，具體包括如下流程，（1）定義超參數(shù)網(wǎng)格空間；（2）對(duì)超參數(shù)組合進(jìn)行交叉驗(yàn)證；（3）選擇最佳超參數(shù)組合；（4）訓(xùn)練并給出最終模型；（5）根據(jù)（1）～（4）建立起機(jī)器學(xué)習(xí)模型，提升模型的泛化能力，找到最適合當(dāng)前任務(wù)的超參數(shù)配置。
7、與現(xiàn)有技術(shù)相比本專利技術(shù)具有以下有益效果：本專利技術(shù)利用現(xiàn)有的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，在相關(guān)步驟共同作用下，通過(guò)構(gòu)建綜合數(shù)據(jù)集，并運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，通過(guò)精確的材料粒徑匹配來(lái)降低孔隙率和增加導(dǎo)熱路徑，根據(jù)材料本征屬性對(duì)應(yīng)選擇不同的三維空間最緊密堆積理論模型，從而達(dá)到了優(yōu)化導(dǎo)熱聚合物復(fù)合材料最佳填料的堆積結(jié)構(gòu)，形成高效的導(dǎo)熱路徑，保持導(dǎo)熱聚合物復(fù)合材料的加工性能基礎(chǔ)上，同時(shí)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和制造過(guò)程，提高了生產(chǎn)效率，為電子設(shè)備有效散熱可靠穩(wěn)定工作起到了有力技術(shù)支持。
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1.一種多元復(fù)合高導(dǎo)熱填料的物理信息機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：材料本征屬性數(shù)據(jù)集建立，在PC端通過(guò)激光粒度儀測(cè)試多元復(fù)合高導(dǎo)熱填料應(yīng)用的每種材料的累計(jì)級(jí)配曲線分布，并統(tǒng)一定義級(jí)配曲線的粒徑檢測(cè)點(diǎn)，為了避免單一測(cè)試結(jié)果的偶然性，每種材料的累計(jì)級(jí)配曲線分布應(yīng)該測(cè)試為多次，并取平均值做最終的累計(jì)級(jí)配曲線分布情況，并將其作為數(shù)據(jù)的輸入，數(shù)據(jù)輸入到步驟S4；S2：三維空間最緊密堆積模型的建立，在PC端收集并整理有關(guān)三維空間最緊密堆積理論模型的建模公式，并根據(jù)不同模式所適用的填料粒徑分布范圍進(jìn)行計(jì)算規(guī)則函數(shù)的編寫，用于后續(xù)步驟S4的模型調(diào)用；S3：邊界約束條件的設(shè)定，對(duì)于多元復(fù)配體系，需設(shè)定邊界約束條件，使得所有體系的總體積之和等于100%，即，其中代表不同材料的體積摻量，代表種不同材料；S4：機(jī)器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化加速計(jì)算過(guò)程，并與三維空間最緊密堆積模型所求理想級(jí)配曲線的最優(yōu)配方進(jìn)行對(duì)比，求不同材料組合條件下的計(jì)算結(jié)果與最優(yōu)配方的誤差；S5：比例轉(zhuǎn)換，由于計(jì)算所得最佳配方為體積摻量比例，在實(shí)際操作中不便于操作，因此需要將各種材料的體積摻量比例轉(zhuǎn)換為質(zhì)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多元復(fù)合高導(dǎo)熱填料的物理信息機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟S1中，材料本征屬性數(shù)據(jù)集中的多元復(fù)合高導(dǎo)熱填料包含金屬基導(dǎo)熱填料和陶瓷基導(dǎo)熱填料，其中金屬基導(dǎo)熱填料是銀、銅、鋁、鎳、鎢中的一種或多種組合，陶瓷基導(dǎo)熱填料是氮化鋁、碳化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氮化硼中的一種或多種組合等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多元復(fù)合高導(dǎo)熱填料的物理信息機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，S2中，三維空間最緊密堆積理論模型是連續(xù)級(jí)配理論、間斷級(jí)配理論和可壓縮堆積理論中一種或多種，具體應(yīng)用中，針對(duì)實(shí)際中不同材料的選取，選擇對(duì)應(yīng)的合適理論模型計(jì)算公式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多元復(fù)合高導(dǎo)熱填料的物理信息機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，S4中，具體包括如下流程，（1）定義超參數(shù)網(wǎng)格空間；（2）對(duì)超參數(shù)組合進(jìn)行交叉驗(yàn)證；（3）選擇最佳超參數(shù)組合；（4）訓(xùn)練并給出最終模型；（5）根據(jù)（1）～（4）建立起機(jī)器學(xué)習(xí)模型，提升模型的泛化能力，找到最適合當(dāng)前任務(wù)的超參數(shù)配置。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種多元復(fù)合高導(dǎo)熱填料的物理信息機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：s1：材料本征屬性數(shù)據(jù)集建立，在pc端通過(guò)激光粒度儀測(cè)試多元復(fù)合高導(dǎo)熱填料應(yīng)用的每種材料的累計(jì)級(jí)配曲線分布，并統(tǒng)一定義級(jí)配曲線的粒徑檢測(cè)點(diǎn)，為了避免單一測(cè)試結(jié)果的偶然性，每種材料的累計(jì)級(jí)配曲線分布應(yīng)該測(cè)試為多次，并取平均值做最終的累計(jì)級(jí)配曲線分布情況，并將其作為數(shù)據(jù)的輸入，數(shù)據(jù)輸入到步驟s4；s2：三維空間最緊密堆積模型的建立，在pc端收集并整理有關(guān)三維空間最緊密堆積理論模型的建模公式，并根據(jù)不同模式所適用的填料粒徑分布范圍進(jìn)行計(jì)算規(guī)則函數(shù)的編寫，用于后續(xù)步驟s4的模型調(diào)用；s3：邊界約束條件的設(shè)定，對(duì)于多元復(fù)配體系，需設(shè)定邊界約束條件，使得所有體系的總體積之和等于100%，即，其中代表不同材料的體積摻量，代表種不同材料；s4：機(jī)器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化加速計(jì)算過(guò)程，并與三維空間最緊密堆積模型所求理想級(jí)配曲線的最優(yōu)配方進(jìn)行對(duì)比，求不同材料組合條件下的計(jì)算結(jié)果與最優(yōu)配方的誤差；s5：比例轉(zhuǎn)換，由于計(jì)算所得最佳配方為體積摻量比例，在實(shí)際操作中不便于操作，因此需要將各...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張哲，王樂(lè)佳，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海硼矩新材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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