(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111559777.8 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 北京无线电测量研究所 地址 100854 北京市海淀区永定路5 0号 (72)发明人 闫旭　曹迪　杜兆富　叶书群　 袁礼新　 (74)专利代理 机构 北京正理专利代理有限公司 11257 专利代理师 张帆 (51)Int.Cl. G16C 60/00(2019.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种碳材 料的设计方法 (57)摘要 本发明公开一种碳材料的设计方法。 本发 明 利用密度泛函的第一性原理计算， 设计碳材料的 微观模型并预测不同改性方式后得到的材料的 吸波性能， 再通过参数的修改， 调整碳材料的微 观模型， 得到最优化结构， 将最优化结构计算得 到的吸波性能与理论值范围进行比对， 最终确定 碳材料的结构。 该设计方法有效地降低实验量， 并且筛选了最优化结构， 并计算吸波曲线， 符合 应用要求， 验证了该设计方法的可行性。 本发明 仅需要计算机的计算便可以预估实验 过程， 既避 免了实验材 料的浪费， 还可以节约实验周期。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114446415 A 2022.05.06 CN 114446415 A 1.一种碳材 料的设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 根据应用场景的吸波 要求， 计算目标碳材 料的介电常数理论 值范围； S2、 构建碳材 料的微观模型； S3、 对所述 碳材料的微观模型的吸波性能进行计算； S4、 对计算结果进行分析与处 理。 2.根据权利要求1所述的设计方法， 其特 征在于， 所述 步骤S1具体为： S11、 确定具体 应用场景的吸波性能指标RL； S12、 利用电磁波传输线公式1和电磁波传输线公式2反推目标碳材料的相对复介电常 数 εr理论值范围； 所述电磁波传输线公式1为： 所述电磁波传输线公式2为： 其中， RL为反射率损耗； Zin为介质波阻抗； f为入射电磁波频率； d为吸波材料厚度； c为 光速； εr为吸波材 料的相对复介电常数； μr为吸波材 料的相对磁导 率。 3.根据权利要求1所述的设计方法， 其特 征在于， 所述 步骤S2具体为： S21、 利用vesta软件构建碳材 料微观晶体模型； S22、 借助所述vesta软件， 将碳材 料微观晶体模型转换为 三维原子坐标文件。 4.根据权利要求3所述的设计方法， 其特 征在于， 所述 步骤S21具体为： 基于密度泛函的第一性原理， 利用 初始碳原子的晶格参数构建基础结构， 采用筛选方 法对基础结构进行改性， 确定改性方式， 并根据不同原子种类和空间群类型， 构建碳材料微 观晶体模型。 5.根据权利要求4所述的设计方法， 其特征在于， 所述改性方式包括异种原子掺杂或引 入空位缺陷。 6.根据权利要求1所述的设计方法， 其特 征在于， 所述 步骤S3具体为： S31、 根据碳材 料的特性， 设置 输入文件， 得到具有稳定结构的三维原子坐标文件； S32、 将所述稳定结构的三维原子坐标文件重命名进行静态自洽计算， 得到具有电荷密 度的数据文件； S33、 对所述数据文件的参数进行修改， 并进行电子特性计算， 得到材 料的最优化结构。 7.根据权利要求6所述的设计方法， 其特 征在于， 所述电子特性计算具体为： 步骤一、 对碳材 料进行结构优化； 步骤二、 对 优化后的材 料进行静态自洽计算， 生成电荷 密度的数据文件； 步骤三、 对所述生成的 电荷密度的数据文件进行光学性质计算， 得到介电常数频散特 性谱图。 8.根据权利要求7所述的设计方法， 其特征在于， 所述光学性质计算是在波函数文件的 基础上， 获得介电常数矩阵， 再 结合介电常数的实部和虚部， 得到介电常数 频散特性谱图。 9.根据权利要求1所述的设计方法， 其特 征在于， 所述 步骤S4具体为： S41、 将所述 最优化结构通过 所述vesta软件分析键 长键角及晶格常数的变化；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114446415 A 2S42、 绘制出电荷密度图、 态密度图、 能带结构图和介电常数频散特性谱图， 计算介电常 数， 并进行吸波性能判断， 当介电常数与S1的理论值范围一致时， 确定最优化结构的碳材料 为目标碳材料， 当介电常数与S1的理论值范围不一致时， 则重复步骤S2～S4， 直到达到要求 为止。 10.根据权利要求9所述的设计方法， 其特征在于， 所述能带结构图是在倒空间高对称 点文件中设置连线模式， 并在自洽电荷 密度基础上进行分析和计算。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114446415 A 3