一种液态金属涂层的处理方法及系统与流程

1.本发明涉及人工智能领域，尤其涉及一种液态金属涂层的处理方法及系统。


背景技术：

2.涂层是涂料经过涂抹所得到的连续膜，对金属、织物、塑料、发热器件等进行防护、装饰、表面修饰之用。液态金属因其高导热率、良好流动性，正在能源领域得到快速的利用，是目前得到快速发展的一类前沿热管理材料。此外，相变材料具有储热量大、相变热控温度可设计、性能稳定可靠的优点，是热控材料发展的重要方向。随着航天航空事业的快速发展，对飞行器结构的热控需求越来越高在空间热管理中，而因为空间中条件的严苛性，无运动部件的相变热管理技术成为重要的选择。然而，在将液态金属作为涂层时，由于其常温下即流动性强，易泄露器件，同时很多液态金属还具有腐蚀性，直接与器件相接触易造成器件腐蚀。因此，研究将相变材料以相变涂层的方式进行应用，具有重要的意义。
3.然而，现有技术中在利用液态金属制作涂层时，存在因液态金属腐蚀性强、易流动导致器件被腐蚀或泄露，从而降低液态金属涂层的实际应用质量的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种液态金属涂层的处理方法及系统，用以解决现有技术中在利用液态金属制作涂层时，存在因液态金属腐蚀性强、易流动导致器件被腐蚀或泄露，从而降低液态金属涂层的实际应用质量的技术问题。
5.鉴于上述问题，本发明提供了一种液态金属涂层的处理方法及系统。
6.第一方面，本发明提供了一种液态金属涂层的处理方法，所述方法通过液态金属涂层的处理系统实现，其中，所述方法包括：通过获得预设金属条件；基于大数据筛选符合所述预设金属条件的金属，组成金属集合，其中，所述金属集合包括多种金属；利用所述多种金属配制得到金属混合物；配制分散剂，并将所述金属混合物置于所述分散剂，得到初始涂料；利用搅拌震荡设备对所述初始涂料进行搅拌震荡处理得到涂料；确定待涂覆基底，并将所述涂料均匀刷涂至所述待涂覆基底，得到初始刷涂结果；对所述初始刷涂结果依次进行超声波处理、水雾处理，得到液态金属涂层。
7.第二方面，本发明还提供了一种液态金属涂层的处理系统，用于执行如第一方面所述的液态金属涂层的处理方法，其中，所述系统包括：条件获得模块，用于获得预设金属条件；筛选组建模块，用于基于大数据筛选符合所述预设金属条件的金属，组成金属集合，其中，所述金属集合包括多种金属；涂料初处理模块，所述涂料初处理模块包括：配制混合物模块，用于利用所述多种金属配制得到金属混合物；配制涂料模块，用于配制分散剂，并将所述金属混合物置于所述分散剂，得到初始涂料；涂料搅拌模块，用于利用搅拌震荡设备对所述初始涂料进行搅拌震荡处理得到涂料；刷涂执行模块，用于确定待涂覆基底，并将所述涂料均匀刷涂至所述待涂覆基底，得到初始刷涂结果；涂料后处理模块，用于对所述初始刷涂结果依次进行超声波处理、水雾处理，得到液态金属涂层。
8.本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：1.通过理论分析和试验处理方式确定适用于配制液态金属涂层的金属种类及参数要求，从而建立金属集合，为配置液态金属涂层提供金属材料基础。在结合分散剂制作得到初始涂料后，先对初始涂料进行搅拌震荡，实现将液态金属颗粒悬浮在分散剂中的技术目标，并为后续相变处理等提供基础。进一步为保证处理效率和涂层实际应用效果，设计试验并分析得到最佳涂层厚度，基于此得到初始涂刷结果。最后，对初始涂刷结果进行超声波处理，达到了有效改变涂层传热和相变特性的效果，进而水雾处理提高液态金属涂层的固化效率，最终达到了提高液态金属涂层实际应用质量的技术效果。
9.2.通过全局寻优得到既能保障后续超声波处理的相变效果，又能保证液态金属涂层在实际应用环境中对器件的保护等作用的涂层厚度，达到了厚度精准控制的涂层处理，进而提高涂层效果控制精度的技术效果。
10.3.通过基于预设超声波方案处理得到对应厚度下超声波对初始涂层的处理均匀程度，实现了将超声波处理效果直观化、数据化的技术目标，此外基于预设老化测试方案得到了对应厚度下涂层对器件的实际保护情况和使用效果，通过试验实现了将涂层相变情况和实际应用质量兼顾的厚度指导，达到了提高液态金属涂层处理精度控制的技术效果。
11.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
13.图1为本发明一种液态金属涂层的处理方法的流程示意图；图2为本发明一种液态金属涂层的处理方法中获得初始刷涂厚度的流程示意图；图3为本发明一种液态金属涂层的处理方法中计算得到所述历史最优刷涂厚度的综合效果指数的流程示意图；图4为本发明一种液态金属涂层的处理系统的结构示意图。
14.附图标记说明：条件获得模块100，筛选组建模块200，涂料初处理模块300，配制混合物模块310，配制涂料模块320，涂料搅拌模块330，刷涂执行模块340，涂料后处理模块400。
具体实施方式
15.本发明通过提供一种液态金属涂层的处理方法及系统，解决了现有技术中在利用液态金属制作涂层时，存在因液态金属腐蚀性强、易流动导致器件被腐蚀或泄露，从而降低液态金属涂层的实际应用质量的技术问题。实现了将相变材料以相变液态金属涂层进行应用的目标，达到了提高涂层实际应用质量，从而有效保障器件品质的技术效果。
16.本发明技术方案中对数据的获取、存储、使用、处理等均符合国家法律法规的相关
规定。
17.下面，将参考附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
18.实施例一请参阅附图1，本发明提供了一种液态金属涂层的处理方法，其中，所述方法应用于一种液态金属涂层的处理系统，所述方法具体包括如下步骤：步骤s100：获得预设金属条件；具体而言，所述一种液态金属涂层的处理方法应用于所述一种液态金属涂层的处理系统，可以通过对液态金属涂层进行超声波处理，从而改变涂层的传热和相变特性，最终达到提高液态金属涂层质量的效果。
19.进一步的，本发明步骤s100还包括：步骤s110：以超声波处理可改变金属粒径为目标，将金属状态限定为液态金属；步骤s120：组建液态金属集合，其中，所述液态金属集合包括多种粒径的液态金属；步骤s130：将粒径作为影响因素设计单因素超声波试验，进行试验并得到单因素超声波试验结果；步骤s140：对所述单因素超声波试验结果进行分析，筛选试验效果满足预设效果阈值的粒径，并确定所述液态金属的粒径阈值；步骤s150：基于所述金属状态、所述粒径阈值，确定所述预设金属条件。
20.具体而言，在对液态金属涂层进行处理前，首先配制液态金属涂料，在配制液态金属涂料之前，先分析确定可以用于配制液态金属涂料的金属参数要求。
21.为了后续可以通过超声波处理改变金属颗粒粒径，首先应将金属限定在液态金属范畴。举例如选用镓、镓铟合金、镓铟锡合金、铋铟锡合金中的一种或几种作为金属混合物配制原料，进一步优选ga60in40、ga80in20、gain10、gain21.4、ga63in25sn12、bi以及bi32.5in51.0sn16.5等金属在常温下即为液态，保证后续超声波处理条件。进一步，考虑超声波对不同粒径金属颗粒的相变影响程度，再次设置多种不同粒径的液态金属，从而通过试验确定可以用于液态金属涂层中的液态金属颗粒粒径范围。也就是说，将金属颗粒的粒径作为影响因素设计单因素超声波试验，进行试验并得到单因素超声波试验结果。然后对所述单因素超声波试验结果进行分析，筛选经过超声波处理后，金属颗粒粒径得到显著改变的颗粒粒径数据，即，筛选试验效果满足预设效果阈值的粒径，并综合分析确定所述液态金属的粒径阈值。举例如试验证明当液态金属颗粒的涂料中，液态金属颗粒的粒径为100nm~10μm时声波可有效地对其进行处理，不会因颗粒过大或过小而导致处理效果不明显。最后，将所述金属状态、所述粒径阈值作为配制金属混合物的所述预设金属条件。
22.通过理论分析和试验处理方式相结合，确定适用于配制液态金属涂层的金属种类及金属参数要求，从而为后续建立可用于配制金属混合物的金属集合，达到了为配置液态金属涂层提供金属材料基础的技术效果。
23.步骤s200：基于大数据筛选符合所述预设金属条件的金属，组成金属集合，其中，所述金属集合包括多种金属；步骤s300：利用所述多种金属配制得到金属混合物；步骤s400：配制分散剂，并将所述金属混合物置于所述分散剂，得到初始涂料；步骤s500：利用搅拌震荡设备对所述初始涂料进行搅拌震荡处理得到涂料；具体而言，基于预设金属条件筛选得到可用于液态金属涂层配制的金属及其指标参数，从而组成所述金属集合，其中所述金属集合包括多种金属，举例如金属颗粒粒径为100 nm~10μm的镓基合金、铋基合金ga60in40、ga80in20、gain10等。然后利用所述多种金属配制得到金属混合物，同时利用n，n-二甲基甲酰胺和聚氯乙烯配制分散剂，实现改善液态金属颗粒在涂料中的分散情况，将其制备成相变热控涂层后也具有较好的分散性能，对其进一步处理的过程中可取得较稳定的处理效果的技术目标。进一步的，将所述金属混合物置于所述分散剂得到初始涂料，并利用搅拌震荡设备对所述初始涂料进行搅拌震荡处理得到涂料。举例如将80g液体金属混合物放置在60g分散剂中，并以10hz的震荡频率和20cm的震荡幅度，对其进行30min的搅拌震荡，最终使团状液态金属被分散为直径大约1μm的液体金属微颗粒，且液态金属微颗粒悬浮在分散剂中，共同构成涂料。通过搅拌震荡实现将液态金属颗粒悬浮在分散剂中的技术目标，并为后续相变处理等提供基础。
24.步骤s600：确定待涂覆基底，并将所述涂料均匀刷涂至所述待涂覆基底，得到初始刷涂结果；进一步的，如附图2所示，本发明步骤s600还包括：步骤s610：将所述涂料的刷涂厚度作为影响因素，设计单因素试验，其中，所述单因素试验包括多种刷涂厚度的试验；步骤s620：提取所述多种刷涂厚度中任意一种刷涂厚度，并将所述刷涂厚度作为历史最优刷涂厚度；步骤s630：获得所述历史最优刷涂厚度的试验结果，并计算所述历史最优刷涂厚度的综合效果指数；进一步的，如附图3所示，本发明步骤s630还包括：步骤s631：将所述涂料均匀刷涂至所述待涂覆基底得到刷涂结果，其中，均匀刷涂的厚度为所述历史最优刷涂厚度；步骤s632：基于预设超声波方案，对所述刷涂结果进行超声波处理，并记录超声波处理数据；步骤s633：提取所述超声波处理数据中的处理均匀度，并利用归一化处理得到超声波处理效果指数；进一步的，本发明还包括如下步骤：步骤s6331：基于所述预设超声波方案对所述刷涂结果进行处理，得到超声波处理结果；步骤s6332：利用水雾处理法对所述超声波处理结果进行固化，得到固化结果，并对所述固化结果进行分层得到多层结果；步骤s6333：利用显微镜对所述多层结果中的各层依次进行金属颗粒粒径的统计分析，计算得到多个层平均粒径；
步骤s6334：依次对所述多个层平均粒径进行粒径差计算，得到多个粒径差值；步骤s6335：根据所述多个粒径差值，利用预设均匀度评估方案得到所述处理均匀度。
25.步骤s634：基于预设老化测试方案，对所述刷涂结果进行加速老化测试，并记录老化测试数据；步骤s635：提取所述老化测试数据中涂层的耐水性、湿附着力、湿态刚性，并利用变异系数法计算得到实用效果指数；步骤s636：根据所述超声波处理效果指数、所述实用效果指数，计算得到所述历史最优刷涂厚度的综合效果指数。
26.步骤s640：基于预设邻域方案，构建所述历史最优刷涂厚度的第一邻域，其中，所述第一邻域包括多种刷涂厚度的试验；步骤s650：依次计算所述第一邻域中多种刷涂厚度的试验的综合效果指数，组成第一邻域综合效果指数集合；步骤s660：基于所述第一邻域综合效果指数集合，筛选得到邻域最优综合效果指数，并反向匹配得到邻域最优刷涂厚度；步骤s670：将所述邻域最优综合效果指数与所述历史最优刷涂厚度的综合效果指数进行对比，获得对比结果；步骤s680：根据所述对比结果，确定最优刷涂厚度，并将所述最优刷涂厚度作为初始刷涂厚度。
27.进一步的，本发明步骤s680还包括：步骤s681：若所述对比结果显示，所述邻域最优综合效果指数大于所述历史最优刷涂厚度的综合效果指数，以所述邻域最优刷涂厚度作为所述历史最优刷涂厚度；步骤s682：若所述对比结果显示，所述邻域最优综合效果指数小于所述历史最优刷涂厚度的综合效果指数，保持所述历史最优刷涂厚度不变；步骤s683：同样的，基于所述预设邻域方案构建所述历史最优刷涂厚度的第二邻域，并进行迭代寻优；步骤s684：若所述迭代寻优的次数达到预设迭代次数阈值，将彼时的所述历史最优刷涂厚度作为所述初始刷涂厚度，其中，所述初始刷涂厚度是指用于将所述涂料均匀刷涂至所述待涂覆基底时的刷涂厚度。
28.具体而言，在确定需要涂覆的基底后，将搅拌震荡得到的涂料涂抹到所述待涂覆基底表面，得到初始刷涂结果。为了保证后续处理的有效性，设计单因素试验分析确定合适的刷涂厚度。也就是说，将所述涂料的刷涂厚度作为影响因素，设计多种不同刷涂厚度的单因素试验。
29.在基于单因素试验结果确定最合适的刷涂厚度前，首先将多种不同刷涂厚度的试验中任意一种厚度作为最合适的刷涂厚度，统计分析其综合效果指数。进而利用禁忌搜索在所述多种刷涂厚度的试验中寻找综合效果指数最佳时的刷涂厚度数据，即作为初始刷涂厚度。具体地，先基于预设邻域方案构建所述历史最优刷涂厚度的第一邻域，并依次计算所述第一邻域中多种刷涂厚度的试验的综合效果指数，进而选择第一邻域中综合效果指数最佳时的邻域最优综合效果指数，将其与所述历史最优刷涂厚度的综合效果指数进行对比。
根据对比结果，可能出现两种情况，其中，当所述对比结果显示，所述邻域最优综合效果指数大于所述历史最优刷涂厚度的综合效果指数，以所述邻域最优刷涂厚度作为所述历史最优刷涂厚度；当所述对比结果显示，所述邻域最优综合效果指数小于所述历史最优刷涂厚度的综合效果指数，保持所述历史最优刷涂厚度不变。接下来，同样的原理，基于所述预设邻域方案构建所述历史最优刷涂厚度的第二邻域，并进行迭代寻优。其中，当所述迭代寻优的次数达到预设迭代次数阈值时，将彼时的所述历史最优刷涂厚度作为所述初始刷涂厚度，其中，所述初始刷涂厚度是指用于将所述涂料均匀刷涂至所述待涂覆基底时的刷涂厚度。其中，所述预设迭代次数阈值是为了避免禁忌搜索陷入局部寻优而综合分析设置的迭代次数范围。
30.通过全局寻优得到既能保障后续超声波处理的相变效果，又能保证液态金属涂层在实际应用环境中对器件的保护等作用的涂层厚度，达到了厚度精准控制的涂层处理，进而提高涂层效果可控的技术效果。
31.其中，在计算不同刷涂厚度的综合效果指数时，先基于预设超声波方案对所述刷涂结果进行超声波处理，并记录超声波处理数据，进而提取所述超声波处理数据中的处理均匀度，并利用归一化处理得到超声波处理效果指数。其中，所述预设超声波方案是指超声波强度和频率保持一致的方案，由相关人员综合分析后提前自由设置，仅为控制试验变量之用。然后基于预设老化测试方案对所述刷涂结果进行加速老化测试，并记录老化测试数据，进而提取所述老化测试数据中涂层的耐水性、湿附着力、湿态刚性，并利用变异系数法计算得到实用效果指数。最后根据所述超声波处理效果指数、所述实用效果指数，从而加权计算得到所述历史最优刷涂厚度的综合效果指数。其中，所述预设老化测试方案包括预设温湿度下的涂层老化试验、预设风速、预设光照、预设紫外强度等条件的涂层老化试验，除控制变量之用外，也是对涂层实际应用环境的简单模拟。举例如综合考虑将相变热控涂层厚度为100nm-100mm。
32.通过基于预设超声波方案处理得到对应厚度下超声波对初始涂层的处理均匀程度，实现了将超声波处理效果直观化、数据化的技术目标，此外基于预设老化测试方案得到了对应厚度下涂层对器件的实际保护情况和使用效果，通过试验实现了将涂层相变情况和实际应用质量兼顾的厚度指导，达到了提高液态金属涂层处理精度控制的技术效果。
33.其中，在基于所述预设超声波方案对所述刷涂结果进行处理，得到超声波处理结果，并利用水雾处理法对所述超声波处理结果进行固化，得到固化结果，进而对所述固化结果进行分层得到多层结果。进一步的，利用显微镜对所述多层结果中的各层依次进行金属颗粒粒径的统计分析，分别得到各层金属颗粒的粒径数据和颗粒总数量，从而计算得到所述多层结果中各层结果的金属颗粒平均粒径，即得到多个层平均粒径。最后，依次对所述多个层平均粒径进行粒径差计算，得到多个粒径差值，并根据所述多个粒径差值得到所述处理均匀度。举例如当粒径差值的第一等级范围内，说明粒径差值较小，对应说明其超声波处理的均匀度较好，即该厚度下超声波穿透性正常。考虑到超声波的穿透性，所述相变热控涂层不应太厚。
34.通过基于试验数据进行的涂层厚度分析，为保证处理效率和涂层实际应用效果试验得到最佳涂层厚度，并基于此得到初始涂刷结果，实现了有效保证初始涂刷结果的技术目标，同时提高了液态金属涂层处理精度。
35.步骤s700：对所述初始刷涂结果依次进行超声波处理、水雾处理，得到液态金属涂层。
36.进一步的，本发明还包括如下步骤：步骤s710：采集所述液态金属涂层的实际应用环境数据，并根据所述实际应用环境数据构建超声波仿真模型；步骤s720：利用所述超声波仿真模型对所述初始刷涂结果进行超声波处理仿真模拟，得到仿真模拟结果；步骤s730：根据所述仿真模拟结果，筛选处理均匀度最佳时的超声波处理参数；步骤s740：基于所述超声波处理参数，对所述初始刷涂结果进行超声波处理。
37.具体而言，在基于可靠金属混合物和分散剂制得初始涂料，并基于最佳涂层厚度将初始涂料均匀刷涂至待涂覆基底后，利用超声波理出对初始刷涂结果进行相变处理，并在相变处理完成后利用水雾处理方法快速固化所述初始刷涂结果，最终形成液态金属涂层。其中，对所述初始刷涂结果的超声波处理，由计算机仿真得到最优超声波处理方案。首先采集所述液态金属涂层的实际应用环境数据，并根据所述实际应用环境数据构建超声波仿真模型，进而利用所述超声波仿真模型对所述初始刷涂结果进行超声波处理仿真模拟，并得到仿真模拟结果。然后根据所述仿真模拟结果筛选处理均匀度最佳时的超声波处理参数。最后基于所述超声波处理参数对所述初始刷涂结果进行超声波处理。通过仿真模拟实现了将超声波处理方案优化，提高相变处理质量，达到了为后续涂层的实际应用提供质量可靠的处理理论基础的技术效果。
38.综上所述，本发明所提供的一种液态金属涂层的处理方法具有如下技术效果：1.通过理论分析和试验处理方式确定适用于配制液态金属涂层的金属种类及参数要求，从而建立金属集合，为配置液态金属涂层提供金属材料基础。在结合分散剂制作得到初始涂料后，先对初始涂料进行搅拌震荡，实现将液态金属颗粒悬浮在分散剂中的技术目标，并为后续相变处理等提供基础。进一步为保证处理效率和涂层实际应用效果，设计试验并分析得到最佳涂层厚度，基于此得到初始涂刷结果。最后，对初始涂刷结果进行超声波处理，达到了有效改变涂层传热和相变特性的效果，进而水雾处理提高液态金属涂层的固化效率，最终达到了提高液态金属涂层实际应用质量的技术效果。
39.2.通过全局寻优得到既能保障后续超声波处理的相变效果，又能保证液态金属涂层在实际应用环境中对器件的保护等作用的涂层厚度，达到了厚度精准控制的涂层处理，进而提高涂层效果控制精度的技术效果。
40.3.通过基于预设超声波方案处理得到对应厚度下超声波对初始涂层的处理均匀程度，实现了将超声波处理效果直观化、数据化的技术目标，此外基于预设老化测试方案得到了对应厚度下涂层对器件的实际保护情况和使用效果，通过试验实现了将涂层相变情况和实际应用质量兼顾的厚度指导，达到了提高液态金属涂层处理精度控制的技术效果。
41.实施例二基于与前述实施例中一种液态金属涂层的处理方法，同样发明构思，本发明还提供了一种液态金属涂层的处理系统，请参阅附图4，所述系统包括：条件获得模块100，用于获得预设金属条件；筛选组建模块200，用于基于大数据筛选符合所述预设金属条件的金属，组成金属
集合，其中，所述金属集合包括多种金属；涂料初处理模块300，所述涂料初处理模块300包括：配制混合物模块310，用于利用所述多种金属配制得到金属混合物；配制涂料模块320，用于配制分散剂，并将所述金属混合物置于所述分散剂，得到初始涂料；涂料搅拌模块330，用于利用搅拌震荡设备对所述初始涂料进行搅拌震荡处理得到涂料；刷涂执行模块340，用于确定待涂覆基底，并将所述涂料均匀刷涂至所述待涂覆基底，得到初始刷涂结果；涂料后处理模块400，用于对所述初始刷涂结果依次进行超声波处理、水雾处理，得到液态金属涂层。
42.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，前述图1实施例一中的一种液态金属涂层的处理方法和具体实例同样适用于本实施例的一种液态金属涂层的处理系统，通过前述对一种液态金属涂层的处理方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中一种液态金属涂层的处理系统，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。
43.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。