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导热凝胶材料级配方案优化方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-05-18 11:55:03
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-05-23 10:22:54
本发明涉及一种导热凝胶材料级配方案优化方法，包括步骤：a.建立导热凝胶材料的结构模型；b.根据建立的导热凝胶材料的结构模型，建立导热凝胶材料导热系数数据集；c.利用神经网络对所述导热凝胶材料导热系数数据集进行学习，确定一个四层隐藏层的神经网络；d.基于确定一个四层隐藏层的神经网络，利用遗传算法对该模型中的参数进行优化，从而获得最佳的配方和材料参数组合。利用本申请指导级配方案成本低、效率高、结果可靠性好。
1.一种导热凝胶材料级配方案优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：a.建立导热凝胶材料的结构模型；b.根据建立的导热凝胶材料的结构模型，建立导热凝胶材料导热系数数据集；c.利用神经网络对所述导热凝胶材料导热系数数据集进行学习，确定一个四层隐藏层的神经网络；d.基于确定一个四层隐藏层的神经网络，利用遗传算法对该模型中的参数进行优化，从而获得最佳的配方和材料参数组合。
随着微电子集成技术的发展，芯片的尺寸逐渐减小而功率却越来越大，导致电子产品工作中内部会产生大量热量，严重影响其使用寿命。向高分子聚合物内填充高导热填料以获得良好导热性能和绝缘性能的导热凝胶材料，也就是常说的热界面材料，是用于芯片和散热器间以提高芯片散热能力的关键材料。
导热凝胶材料的热导率由基体和填料共同决定，基体热导率、填料热导率、填料形状、填料体积分数等因素都会影响该导热凝胶材料的热导率。已经有国内外许多学者对聚合物复合材料导热性能进行了研究，目前对聚合物复合材料导热性能的研究主要还是通过实验的方法，由于复合材料配方复杂，制备和测量都需要花费大量时间成本和人力成本，而通过数值模拟的方法研究聚合物复合材料能够减少实验成本、缩短实验时间，对于提升芯片性能，延长芯片使用寿命都具有重要意义。近几年来，随着计算机CPU运算能力的提升，机器学习和大数据等技术快速崛起，将机器学习运用到材料信息学中成为了一种新的研究思路。
中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力，推动我国自主知识产权新工业的建立，成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统，由九个研究平台，国科大深圳先进技术学院，多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究，促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。
本发明将数值模拟和机器学习结合起来从而实现导热凝胶材料性质的快速预测，通过数值模拟产生导热凝胶材料数据集，再通过监督学习的方式将数值模拟产生的数据集输入机器学习模型得到导热凝胶材料性质和导热凝胶材料参数之间的对应关系，进一步通过遗传算法寻找到具有最优热导率的配方，对于导热凝胶材料热学性能的优化具有十分重要的指导意义。利用本申请指导级配方案成本低、效率高、结果可靠性好。
技术合作
本申请首次提出将高通量计算、机器学习和遗传算法相结合的方法对导热凝胶材料的级配方案进行筛选和指导。利用本申请指导级配方案成本低、效率高、结果可靠性好。
虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应能理解，上述较佳实施方式仅用来说明本发明，并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、改进等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。
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