(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 202210899774.7 (22)申请日 2022.07.28 (71)申请人 北京科技大 学 地址 100083 北京市海淀区学院路3 0号 (72)发明人 姜雪　赵勇智　刘渐芳　贾宝瑞　 秦明礼　曲选辉　 (74)专利代理 机构 北京金智普华知识产权代理 有限公司 1 1401 专利代理师 岳野 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 乳液软模板法制备空心纳米结构工艺智能 优化方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种乳液软模板法制备空心纳 米结构工艺智能优化方法及系统， 属于无机材料 制备技术领域， 能够准确快速预测乳液聚合反应 的微/纳米产物形貌和均匀度， 并解决细粒度、 窄 分布、 不含实心杂质的纳米空心 球工艺优化的难 题； 该方法根据乳液软模板 法制备空心纳米结构 时的反应物数据、 合成参数以及产物形貌进行数 据分类， 并利用分类后的数据构建空实心预测模 型和尺寸均匀度预测模型， 用于对产物进行预 测； 通过SHAP特征分析， 得到各反应物和各合成 参数对产物空心形貌以及尺寸均匀度的影响程 度， 用于对乳液软模板 法制备空心纳米结构的过 程进行优化和调控。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 115329554 A 2022.11.11 CN 115329554 A 1.一种乳液软模板法制备空心纳米结构工艺智能优化方法， 其特征在于， 所述方法根 据乳液软模板法制备空心纳米结构时的反应物数据、 合成参数以及产物形貌进行数据分 类， 并利用分类后的数据构建空实心预测模型和尺寸均匀度预测模型， 用于对产物进行预 测； 通过SHAP特征分析， 得到各反应物和各合成参数对产物空心形貌以及尺寸均匀度的影 响程度， 用于对乳液 软模板法制备空心纳米结构的过程进行优化和调控。 2.根据权利要求1所述的乳液软模板法制备空心纳米结构工艺智能优化方法， 其特征 在于， 所述方法的具体步骤 包括： S1、 采集数据， 并预处 理成对应模型构建所需的数据集； 采集乳液软模板法制备空心纳米结构过程中影响产物形貌的反应物数据、 合成参数， 以及产物形貌数据； 所述产物形貌数据包括产物是否为空心颗粒以及尺寸均匀度数据； S2、 构建空实心预测模型； 将S1得到的数据集分成训练集和测试集， 用所述训练集对所述空实心预测模型的原始 模型进行训练， 再用测试集对训练好的模型进行测试评估， 得到满足要求的空实心预测模 型； S3、 构建尺寸均匀度预测模型； 剔除S1得到的数据集中纯实心球的数据实例， 然后再分成训练集和测试集； 用所述训 练集对所述尺寸均匀度预测模型的原始模型进行训练， 再用测试集对训练好的模型进 行测 试评估， 得到满足要求的尺寸均匀度预测模型； S4、 工艺优化； 计算数据集中每个特征的SHAP值， 根据SHAP值度量每个特征对空实心预测模型和/或 尺寸均匀度预测模型的预测结果的贡献度， 根据所述贡献度确定最佳工艺窗口。 3.根据权利要求2所述的乳液软模板法制备空心纳米结构工艺智能优化方法， 其特征 在于， 步骤S1中预处理的内容包括： 去除重复、 缺失值较多的数据， 形成模型构建使用的数 据集。 4.根据权利要求2所述的乳液软模板法制备空心纳米结构工艺智能优化方法， 其特征 在于， 所述空实心预测模型的原始模型为支持向量分类模型、 随机森林分类模型、 梯度提升 分类模型和Adabo ost分类模型中的任意 一种； 所述尺寸均匀度预测模型的原始模型为支持向量分类模型、 随机森林分类模型、 梯度 提升分类模型和Adabo ost分类模型中的任意 一种。 5.根据权利要求2所述的乳液软模板法制备空心纳米结构工艺智能优化方法， 其特征 在于， 用训练集对空实心预测模型或尺寸均匀度预测模型的原始模型进行训练的内容包 括： 对原始模型进行网格搜索， 并以5折交叉验证调整训练集上的参数， 用于避免过度拟 合。 6.根据权利要求2所述的乳液软模板法制备空心纳米结构工艺智能优化方法， 其特征 在于， 所述 最佳工艺窗口需要满足的条件 包括： 工艺窗口内对应的数据经空实心预测模型 预测后的结果 为空心， 以及 经尺寸均匀度预测模型 预测后的结果 为均匀。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115329554 A 27.根据权利要求4所述的乳液软模板法制备空心纳米结构工艺智能优化方法， 其特征 在于， 所述空实心预测模型 的原始模型为梯度提升分类模型， 且所述梯度提升分类模型 的 参数设置包括： 学习率设置为0.01， 最大深度设置为 4， 学习器数量设置为10 0。 8.根据权利要求4所述的乳液软模板法制备空心纳米结构工艺智能优化方法， 其特征 在于， 所述尺寸均匀度预测模型 的原始模型为梯度提升分类模型， 且所述梯度提升分类模 型的参数设置包括： 学习率设置为0.5， 最大深度设置为5， 学习器数量设置为3 0。 9.根据权利要求1所述的乳液软模板法制备空心纳米结构工艺智能优化方法， 其特征 在于， 所述反应物数据包括： 有机单体、 油相、 引发剂、 水相的种类和用量； 所述合成参数包括： 乳化次数、 乳化时间、 乳化方式、 反应时间和洗涤次数。 10.一种乳液软模板法制备空心纳米结构工艺智能优化系统， 其特征在于， 所述系统包 括： 数据采集输入 模块， 用于采集待预测的数据并输入到系统中； 空实心预测模块， 用于根据输入的数据预测出产物为空心颗粒还是实心颗粒； 尺寸均匀度预测模块， 用于根据输入的数据预测出产物的尺寸是否满足均匀度要求； 工艺优化分析模块， 用于计算输入数据对应的SHAP值， 并根据SHAP值度量其对空实心 预测模块和/或尺寸均匀度预测模块的预测结果的贡献度， 根据所述贡献度确定最佳工艺 窗口。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115329554 A 3