基于MOPSO的石墨烯/磁性粒子混合填充多层吸波材料优化设计

摘要

本文研究了基于多目标粒子群算法(MOPSO)的石墨烯/磁性粒子混合填充多层吸波材料的优化设计。首先,基于电磁场理论推导了多层吸波材料的反射系数,并定义了兼顾宽频带、宽角度和极化无关特性的吸波性能以及磁性粒子填充量这两个相互矛盾的子目标的表达式。进而,以石墨烯纳米片(GNS)/片状羰基铁颗粒(FCI)混合填充吸波材料为例,通过MOPSO优化得到了五层吸波材料模型的最优设计。结果显示,基于MOPSO的多目标优化可以在相互矛盾的子目标之间取得较好的平衡,经过优化的多层吸波材料厚度仅为1.65 mm,总体磁性粒子填充量仅为13.3 wt%,但却可以在大约6~18 GHz的频率范围内和0°~45°的入射角范围内实现至少5 dB反射率衰减,且与入射波极化无关。