一种绝缘介质介电强度预测方法、装置和设备
阅读：938发布：2020-05-16
专利汇可以提供一种绝缘介质介电强度预测方法、装置和设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 公开了一种的绝缘介质 介电强度 预测方法、装置和设备，采用拓扑表面积VSA代替了 现有技术 中的表面积平方变量因素参数，拓扑表面积VSA是RDKit计算的LabuteASA描述符，仅根据化合物2D结构即可计算，具有快速简单的特点，且物理意义比现有技术中的表面积平方更加明确，同时，避免了采用现有技术中的电负性与极化率乘积这一项，而是采用分子前线轨道HOMO 能量 和分子分子前线轨道LOMO能量来替代，获取方式更加简单快速，物理意义明确，因此，本申请提供的绝缘介质介电强度预测方法解决了现有的计算绝缘介质介电强度方式复杂和变量因素物理意义不明确的技术问题。，下面是一种绝缘介质介电强度预测方法、装置和设备专利的具体信息内容。
1.一种绝缘介质介电强度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
101、获取待预测介电强度化合物的变量因素参数，所述变量因素参数包括：拓扑分子表面积VSA、分子前线轨道HOMO能量EHOMO、分子分子前线轨道LOMO能量ELUMO、表面静电势的绝对平均差Π、分子表面上正静电势的均方差 和分子表面上负电势的均方差
102、将所述变量因素参数代入介电强度预测模型计算所述待预测介电强度化合物的介电强度，所述介电强度预测模型为：
其中，
2.根据权利要求1所述的绝缘介质介电强度预测方法，其特征在于：所述变量因素参数还包括分子量MolWt；
相应地，所述介电强度预测模型为：
3.根据权利要求2所述的绝缘介质介电强度预测方法，其特征在于，
所述拓扑分子表面积VSA和所述分子量MolWt根据RDKit描述符模块计算获得。
4.根据权利要求2所述的绝缘介质介电强度预测方法，其特征在于，所述分子前线轨道HOMO能量EHOMO和分子分子前线轨道LOMO能量ELUMO根据密度泛函方法在APFD/6-311+g(2d,p)下计算获得。
5.根据权利要求1所述的绝缘介质介电强度预测方法，其特征在于，步骤102之后，还包括：
103、输出所述介电强度的计算结果并按预置格式进行显示。
6.一种绝缘介质介电强度预测装置，其特征在于，包括以下模块：
获取模块，用于获取待预测介电强度化合物的变量因素参数，所述变量因素参数包括：
拓扑分子表面积VSA、分子前线轨道HOMO能量EHOMO、分子分子前线轨道LOMO能量ELUMO、表面静电势的绝对平均差Π、分子表面上正静电势的均方差 和分子表面上负电势的均方差计算模块，用于将所述变量因素参数代入介电强度预测模型计算所述待预测介电强度化合物的介电强度，所述介电强度预测模型为：
其中，
7.根据权利要求6所述的绝缘介质介电强度预测装置，其特征在于，所述获取模块还用于：
获取分子量MolWt；
相应地，所述介电强度预测模型为：
8.一种绝缘介质介电强度预测设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-5任一项所述的绝缘介质介电强度预测方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-5任一项所述的绝缘介质介电强度预测方法。
10.一种包括指令的计算机程序产品，其特征在于，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行权利要求1-5任一项所述的绝缘介质介电强度预测方法。
一种绝缘介质介电强度预测方法、装置和设备
技术领域
[0001] 本申请涉及介电强度预测技术领域，尤其涉及一种绝缘介质介电强度方 法、装置和设备。
背景技术
[0002] 电绝缘材料的电子被束缚于原子、分子因此对电流、具有很高的耐受能 力，但是当击穿发生时，电场会让原先收到束缚的电子得到释放，如果电场 的强度足够大，这些自由电子与电中性的原子或分子发生碰撞并释放其它的 电子，则自由电子的释放会被加速。为了衡量绝缘材料在被击穿前可以耐受 多强的电压，因此引入了介电强度。介电强度是指单位厚度的绝缘材料在击 穿之前能够承受的最高电压，即电场强度最大值。因此，介电强度是击穿电 压与材料厚度的比值，即E＝V/d。
[0003] 一般来说，介电强度与气体的压力成正比。Wada 2016等人研究考察了 n-C4F8在不同压力条件下测定的击穿电压(介电强度)，证实了介电强度与气 体压力成正比的关系。
[0004] 介电强度的绝对值除了跟气体压力、电极形状有关系外，还跟测试的电 极间距离有关系。为了使介电强度具有可比性，通常采用相对介电强度：以 一个绝缘气体为参比(通常为氮气或六氟化硫)，以与参比气体介电强度的比 值来表示气体的相对介电强度。同样的测试条件下，该比值与压力、电极距 离无关，因此可以用来比较不同的绝缘性能。为了发现、设计新的绝缘气体， 人们开始建立定量结构-性质关系(QSPR)方程以探索结构与节点强度的关系， 并用来预测新化合物的介电强度。比如，Yu XiaoJuan等人用43个化合物的相 对介电强度考察了介电强度的QSPR，其介电强度的计算公式为：
[0005]
[0006] 式中， υ、 Π为基于密度泛函计算的GIPF描述符，在Murray 1998 文献中均有记载，As为分子表面积，按Bader等人提出的电子密度0.001的等 值面作为分子表面，该等值面的面积为 的分子表面积。
[0007] υ与 的定义分别为：
[0008]
[0009]
[0010] 其中， 与 分别为分子表面上正、负静电势的均方差。
[0011] Π为表面静电势的绝对平均差，定义为：
[0012]
[0013] 其中， 是分子表面的静电势平均值，V(ri)是表面上第i个点的静电势， α与χ的分别为基于量子化学密度泛函计算的分子极化率与电负性，其中电负 性根据Koopmans理论定义如下：
[0014]
[0015] 在Yu XiaoJuan等人的研究中，所有的GIPF参数以及极化率、电负性均 采用量子化学计算软件Gaussian 09在M06-2X/6-31++g(d.p)理论水平下计算而 得。根据Yu XiaoJuan 2017研究的报道，方程 对43个数据的预测线性回归系数 R2＝0.985，预测值与实验值之间的标准偏差σ＝0.08。
[0016] 虽然Yu XiaoJuan 2017研究的预测模型线性回归系数与标准偏差都非常 优秀，但是方程 却相当复杂，变量因素 物理意义不明确，如表面积平方、电负性与极化率的乘积。此外，表面积平 方、电负性与极化率的乘积也不能解释一些经典的发现，比如Vijh等人发现 介电强度与分子量有非常强的相关性，应该成正比。
发明内容
发明内容
[0017] 本申请实施例提供了一种绝缘介质介电强度预测方法、装置和设备，用 于解决现有的计算绝缘介质介电强度方式复杂和变量因素物理意义不明确的 技术问题。
[0018] 有鉴于此，本申请第一方面提供了一种绝缘介质介电强度预测方法，包 括以下步骤：
[0019] 101、获取待预测介电强度化合物的变量因素参数，所述变量因素参数包 括：拓扑分子表面积VSA、分子前线轨道HOMO能量EHOMO、分子分子前线 轨道LOMO能量ELUMO、表面静电势的绝对平均差Π、分子表面上正静电势的 均方差 和分子表面上负电势的均方差[0020] 102、将所述变量因素参数代入介电强度预测模型计算所述待预测介电强 度化合物的介电强度，所述介电强度预测模型为：
[0021]
[0022] 其中，
[0023] 优选地，所述变量因素参数还包括分子量MolWt；
[0024] 相应地，所述介电强度预测模型为：
[0025]
[0026] 优选地，所述拓扑分子表面积VSA和所述分子量MolWt根据RDKit描 述符模块计算获得。
[0027] 优选地，所述分子前线轨道HOMO能量EHOMO和分子分子前线轨道LOMO 能量ELUMO根据密度泛函方法在APFD/6-311+g(2d,p)下计算获得。
[0028] 优选地，步骤102之后，还包括：
[0029] 103、输出所述介电强度的计算结果并按预置格式进行显示。
[0030] 本申请第二方面还提供了一种绝缘介质介电强度预测装置，包括以下模 块：
[0031] 获取模块，用于获取待预测介电强度化合物的变量因素参数，所述变量 因素参数包括：拓扑分子表面积VSA、分子前线轨道HOMO能量EHOMO、分 子分子前线轨道LOMO能量ELUMO、表面静电势的绝对平均差Π、分子表面上 正静电势的均方差 和分子表面上负电势的均方差
[0032] 计算模块，用于将所述变量因素参数代入介电强度预测模型计算所述待 预测介电强度化合物的介电强度，所述介电强度预测模型为：
[0033]
[0034] 其中，
[0035] 优选地，所述获取模块还用于：
[0036] 获取分子量MolWt；
[0037] 相应地，所述介电强度预测模型为：
[0038]
[0039] 本申请第三方面还提供了一种绝缘介质介电强度预测设备，所述设备包 括处理器以及存储器；
[0040] 所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
[0041] 所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面所述的绝缘介 质介电强度预测方法。
[0042] 本申请第四方面还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存 储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面所述的绝缘介质 介电强度预测方法。
[0043] 本申请第五方面还提供了一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算 机上运行时，使得所述计算机执行第一方面所述的绝缘介质介电强度预测方 法。
[0044] 从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
[0045] 本申请中，提供了一种绝缘介质介电强度预测方法，包括：101、101、 获取待预测介电强度化合物的变量因素参数，变量因素参数包括：拓扑分子 表面积VSA、分子前线轨道HOMO能量EHOMO、分子分子前线轨道LOMO能 量ELUMO、表面静电势的绝对平均差Π、分子表面上正静电势的均方差 和分 子表面上负电势的均方差 102、将变量因素参数代入介电强度预测模型计 算所述待预测介电强度化合物的介电强度，所述介电强度预测模型为：
[0046]其
中， 本申请中提供的绝缘介质介电强度预测方法，采 用拓扑表
面积VSA代替了现有技术中的表面积平方变量因素参数，拓扑表面 积VSA是RDKit计算的LabuteASA描述符，仅根据化合物2D结构即可计算， 具有快速简单的特点，且物理意义比现有技术中的表面积平方更加明确，同 时，避免了采用现有技术中的电负性与极化率乘积这一项，而是采用分子前 线轨道HOMO能量和分子分子前线轨道LOMO能量来替代，获取方式更加 简单快速，物理意义明确，因此，本申请提供的绝缘介质介电强度预测方法 解决了现有的计算绝缘介质介电强度方式复杂和变量因素物理意义不明确的 技术问题。
附图说明
中， 本申请中提供的绝缘介质介电强度预测方法，采 用拓扑表
面积VSA代替了现有技术中的表面积平方变量因素参数，拓扑表面 积VSA是RDKit计算的LabuteASA描述符，仅根据化合物2D结构即可计算， 具有快速简单的特点，且物理意义比现有技术中的表面积平方更加明确，同 时，避免了采用现有技术中的电负性与极化率乘积这一项，而是采用分子前 线轨道HOMO能量和分子分子前线轨道LOMO能量来替代，获取方式更加 简单快速，物理意义明确，因此，本申请提供的绝缘介质介电强度预测方法 解决了现有的计算绝缘介质介电强度方式复杂和变量因素物理意义不明确的 技术问题。
附图说明
[0047] 图1为本申请提供的一种绝缘介质介电强度预测方法的一个实施例的流 程示意图；
[0048] 图2为本申请提供的一种绝缘介质介电强度预测方法的另一个实施例的 流程示意图；
[0049] 图3为本申请提供的一种绝缘介质介电强度预测装置的一个实施例的结 构示意图。
具体实施方式
[0050] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申 请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0051] 为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种绝缘介质介电强度预测 方法的一个实施例，包括以下步骤：
[0052] 步骤101、获取待预测介电强度化合物的变量因素参数，变量因素参数包 括：拓扑分子表面积VSA、分子前线轨道HOMO能量EHOMO、分子分子前线 轨道LOMO能量ELUMO、表面静电势的绝对平均差Π、分子表面上正静电势的 均方差 和分子表面上负电势的均方差[0053] 需要说明的是，本申请实施例中，首先需要获取待预测介电强度化合物 的拓扑分子表面积VSA、分子前线轨道HOMO能量EHOMO、分子分子前线轨 道LOMO能量ELUMO、表面静电势的绝对平均差Π、分子表面上正静电势的均 方差 和分子表面上负电势的均方差 这些变量因素参数，待预测介电强度 化合物的分子结构可以用SMILES代码表示，根据待预测介电强度化合物的 分子结构，通过RDKit的描述符模块可以计算出待预测介电强度化合物的拓 扑分子表面积，其余变量因素参数可根据Gaussian 09软件在密度泛函理论 APFD/6-311+g(2d,p)理论水平下计算获得。
[0054] 步骤102、将变量因素参数代入介电强度预测模型计算待预测介电强度化 合物的介电强度，介电强度预测模型为：
[0055]
[0056] 其中，
[0057] 需要说明的是，本申请实施例提供的计算待预测介电强度化合物的介电 强度预测模型为：
[0058]
[0059] 在步骤101中获取到介电强度预测模型中的所有变量因素参数之后，将其代 入多元线性方程：
[0060]
[0061] 计算求出待预测介电强度化合物的介电强度。
[0062] 本申请实施例中提供的绝缘介质介电强度预测方法，采用拓扑表面积 VSA代替了现有技术中的表面积平方变量因素参数，拓扑表面积VSA是RDKit计算的LabuteASA描述符，仅根据化合物2D结构即可计算，具有快 速简单的特点，且物理意义比现有技术中的表面积平方更加明确，同时，避 免了采用现有技术中的电负性与极化率乘积这一项，而是采用分子前线轨道 HOMO能量和分子分子前线轨道LOMO能量来替代，获取方式更加简单快速， 物理意义明确，因此，本申请提供的绝缘介质介电强度预测方法解决了现有 的计算绝缘介质介电强度方式复杂和变量因素物理意义不明确的技术问题。
[0063] 为了便于理解，请参阅图2，本申请提供的一种绝缘介质介电强度预测方 法的另一个实施例，包括：
[0064] 步骤201、获取待预测介电强度化合物的变量因素参数，所述变量因素参 数包括：分子量MolWt、拓扑分子表面积VSA、分子前线轨道HOMO能量 EHOMO、分子分子前线轨道LOMO能量ELUMO、表面静电势的绝对平均差Π、 分子表面上正静电势的均方差 和分子表面上负电势的均方差
[0065] 进一步地，拓扑分子表面积VSA和分子量MolWt根据RDKit描述符模 块计算获得。
[0066] 进一步地，分子前线轨道HOMO能量EHOMO和分子分子前线轨道LOMO 能量ELUMO根据密度泛函方法在APFD/6-311+g(2d,p)下计算获得。
[0067] 步骤202、将变量因素参数代入介电强度预测模型计算待预测介电强度化 合物的介电强度，介电强度预测模型为：
[0068]
[0069] 或
[0070]
[0071] 需要说明的是，本申请实施例中，首先需要获取待预测介电强度化合物 的分子量MolWt、拓扑分子表面积VSA、分子前线轨道HOMO能量EHOMO、 分子分子前线轨道LOMO能量ELUMO、表面静电势的绝对平均差Π、分子表面 上正静电势的均方差 和分子表面上负电势的均方差 这些变量因素参数， 待预测介电强度化合物的分子结构可以用SMILES代码表示，根据待预测介 电强度化合物的分子结构，通过RDKit的描述符模块可以计算出待预测介电 强度化合物的拓扑分子表面积和分子量，其余变量因素参数可根据Gaussian 09软件在密度泛函理论APFD/6-311+g(2d,p)理论水平下计算获得。
[0072] 以氢气分子为例，其结构用SMILES表示为[H][H]，用以下代码进行计算， 输出分子量MolWt与拓扑表面积VSA：
[0073] from__future__import print_function
[0074] from rdkit import Chem
[0075] import rdkit
[0076] from rdkit.Chem import Descriptors
[0077] from rdkit import DataStructs
[0078] mol＝Chem.MolFromSmiles(“[H][H]”)
[0079] MW＝Descriptors.MolWt(mol)
[0080] VSA＝Descriptors.LabuteASA(mol)
[0081] print(round(MW,2),round(VSA,2))
[0082] 对待预测介电强度化合物进行基于密度泛函理论的结构优化、频率计算， 以氢气分子为例，对其进行结构优化与频率计算为：
[0083] ％chk＝WBS01.chk
[0084] #P APFD/6-311+g(2d,p)Opt freq integral(ultrafinegrid)
[0085] Structure:WBS01 APFD/6-311+(2d,p)Opt freq
[0086]
[0087] 从而可以读取到氢气分子的分子前线轨道HOMO与LUMO的能量。
[0088] 分子表面静电势分析与GIPF参数П，υ， 的计算方式为：
[0089] П为表面静电势的绝对平均差，定义如下：
[0090]
[0091] 是分子表面的静电势平均值，V(ri)是表面上第i个点的静电势，α与 χ的分别为基于量子化学密度泛函计算的分子极化率与电负性，其中电负性根 据Koopmans理论定义如下：
[0092]
[0093] 为表面上正、负静电势的方差的和，定义如下：
[0094]
[0095] 其中， 与 分别为分子表面上正静电势值(V(ri)＞0的静电势)的方差与 负静电势值(V(ri)＜0的静电势)的方差。＝
[0096] υ定义如下：
[0097]
[0098] 根据 和 就可以计算出υ值，该值代表了分子表面正静电势与负静电 势的平衡程度。
[0099] 还需要说明的是，将 代入
[0100]
[0101] 还可以得到另一变形过后的介电强度预测模型：
[0102]
[0103] 将 代入
[0104]
[0105] 还可以得到另一变形过后的介电强度预测模型：
[0106]
[0107] 从以上介电强度预测模型可以得知，介电强度与分子量或拓扑分子表面积成 正比，与HOMO能量成正比，与电负性成正比，这与目前的认知一致：绝缘 气体应该首先不能在高电压下主动提供电子，还需要具有清除高压下产生自 由电子的能力，低的HOMO能量意味着不主动提供电子，高的电负性意味着 具备吸附自由电子的能力，有助于防止电子崩的形成并最终预防击穿发生。 因此，本申请实施例提供的介电强度预测模型不仅具有很好的预测性能，而 且更加简单，具有更强的物理意义，可以用来指导绝缘气体分子的设计与发 现。
[0108] 步骤203、输出介电强度的计算结果并按预置格式进行显示。
[0109] 需要说明的是，在通过步骤202计算得到待预测介电强度化合物的介电 强度之后，将计算结果以预置格式方式进行显示。
[0110] 为了便于理解本申请实施例中提供的介电强度预测方案，以下为本申请 实施例中提供的介电强度预测方案的具体应用例。
[0111] 首先根据绘制分子结构(用SMILES代码表示)，并用RDKit(Version 2017) 的描述符模块计算化合物的分子量(MolWt)与分子表面积(LabuteASA)。以 WBS01化合物为例说明如何用RDKit计算分子量与分子表面积。WBS01是 氢气分子，其结构用SMILES表示为[H][H],用下面代码进行计算，输出分子 量与表面积：
[0112] from_future_import print_function
[0113] from rdkit import Chem
[0114] import rdkit
[0115] from rdkit.Chem import Descriptors
[0116] from rdkit import DataStructs
[0117] mol＝Chem.MolFromSmiles(“[H][H]”)
[0118] MW＝Descriptors.MolWt(mol)
[0119] VSA＝Descriptors.LabuteASA(mol)
[0120] print(round(MW,2),round(VSA,2))
[0121] 其它的化合物用同样的方法计算分子量与表面积，结果见表1所示。
[0122] 表1
[0123]
[0124]
[0125]
[0126]
[0127]
[0128] 每个化合物用RDKit生成3D结构，并用MMFF94力场进行优化，并生 成Gaussian 09的输入格式，在APFD/6-311+g(2d,p)理论水平下进行优化与频 率计算，并用频率计算没有出现虚频来确认优化结果，各个结构的输入文件 详述如下：
[0129] 化合物WBS01的优化与频率计算
[0130] ％chk＝WBS01.chk
[0131] #P APFD/6-311+g(2d,p)Opt freq integral(ultrafinegrid)
[0132] Structure:WBS01APFD/6-311+(2d,p)Opt freq
[0133]
[0134] 化合物WBS02的优化与频率计算
[0135] ％chk＝WBS02.chk
[0136] #P APFD/6-311+g(2d,p)Opt freq integral(ultrafinegrid)
[0137] Structure:WBS02APFD/6-311+(2d,p)Opt freq
[0138]
[0139]
[0140] 化合物WBS03的优化与频率计算
[0141] ％chk＝WBS03.chk
[0142] #P APFD/6-311+g(2d,p)Opt freq integral(ultrafinegrid)
[0143] Structure:WBS03APFD/6-311+(2d,p)Opt freq
[0144]
[0145] 化合物WBS04～WBS043的优化与频率计算类似可以计算得出，在此不 进行一一例举。
[0146] 分子前线轨道HOMO与LUMO的能量计算
[0147] WBS01～WBS043的每个计算实验分别生成两个输出文件：1)log后缀的 输出文件；与2)chk后缀的检查文档。分子轨道HOMO与LUMO的能量(单 位为a.u.)从.log文件里读取,结果分别如表1所示的EHOMO,ELUMO。
[0148] 生成格式化的检查文档(fchk文件)
[0149] 用Gaussian 09的formchk程序将WBS01～WBS043的每个计算实验生成 的chk检查文档转化为格式化的fchk文件。以WBS01.chk文件为例，键入如 下命令：
[0150] formchk WBS01.chk WBS01.fchk
[0151] 计算完毕，将生成一个新的格式化fchk文件：WBS01.fchk。每个化合物 都会得到一个fchk文件，该文件进一步用于生成电子密度与静电势cube文件。 Cube文件生成[0152] 用Gaussian 09的cubegen程序生成电子密度与静电势cube文件。cubegen 以fchk为输入文件，生成.cube文件。
[0153] 用24计算机核心进行cube文件的生成，以化合物WBS01为例说明如何 从WBS01.fchk生成电子密度与静电势cube文件。
[0154] (1)生成电子密度cube文件，键入如下命令：
[0155] cubegen 24density WBS01.fchk WBS01_dens.cube 80
[0156] 计算完毕，生成化合物的电子密度cube文件：WBS01_dens.cube
[0157] (2)生成静电势cube文件，键入如下命令：
[0158] cubegen 24potential WBS01.fchk WBS01_esp.cube 80
[0159] 计算完毕，生成化合物的静电势cube文件：WBS01_esp.cube
[0160] 每一个化合物之后都得到两个cube文件，一个电子密度cube文件，一个 静电势cube文件。
[0161] 分子表面静电势分析与GIPF参数П，υ， 的计算
[0162] GIPF描述符П,υ, 根据Murray 1998记载的方式进行计算。在计算前 首先定义分子的表面。Bader等人提出的电子密度为0.001的等值面做为分子 表面，受到普遍的接受，该等值面的上静电势用于计算П,υ, 在GIPF描 述符计算时，如果没有特别说明分子表面指电子密度为0.001的等值面。
[0163] П为表面静电势的绝对平均差，定义如下：
[0164]
[0165] 其中， 是分子表面的静电势平均值，V(ri)是表面上第i个点的静电势。 电子密度可以从实施例5生成的电子密度cube文件读取，电子密度为0.001 格点上的静电势V(ri)可以从实施例5生成的静电势cube文件读取，并用来计 算静电势平均值 并最后计算出绝对平均差(П)。
[0166] 为表面上正、负静电势的方差的和，定义如下：
[0167]
[0168] υ定义分别如下：
[0169]
[0170] 根据 就可以计算出υ值，该值代表了分子表面正静电势与负静电 势的平衡程度。
[0171] 根据上述的定义，采用下面python 3语言进行GIPF描述符的计算，以 WBS03化合物为例，说明如何从化合物的电子密度cube与静电势cube进行 表面静电势分析并计算П,υ,
[0172]
[0173]
[0174]
[0175]
[0176]
[0177] 依次类推，将实施例2.1-2.43的43个分子分别计算，得到的GIPF描述 符П，与υ值如表1所示。
[0178] 介电强度计算与统计学指标的评估：
[0179] 以拓扑分子表面积(VSA)、GIPF参数П、 以及前线轨道能量EHOMO与ELUMO为自变量(描述符)，实验介电强度Er(expt)为因变量进行多元线性 回归，获得如下介电强度预测模型(Er_EQ7)：
[0180]
[0181] 预测值见表2的Er_EQ7例，比较预测值与实验值，线性回归系数R2＝0.963， 均方根差RMSD＝0.131，Pearson相关性系数r＝0.982。
[0182] 将推普分子表面积VSA用分子量MolWt代替，则获得如下介电强度预测 模型(Er_EQ8)：
[0183]
[0184] 预测值见表2的Er_EQ8例，比较预测值与实验值，线性回归系数R2＝0.945， 均方根差RMSD＝0.162，Pearson相关性系数r＝0.972。
[0185] 根据两个介电强度预测模型的预测值得到的线性回归系数和均方根差可 知，本申请提供的介电强度预测方法具有很好的预测性能，而且更加简单， 具有更强的物理意义，可以用来指导绝缘气体分子的设计与发现。
[0186]
[0187]
[0188]
[0189] 为了便于理解，请参阅图3，本申请实施例中提供了一种绝缘介质介电强 度预测装置，包括以下模块：
[0190] 获取模块301，用于获取待预测介电强度化合物的变量因素参数，变量因 素参数包括：拓扑分子表面积VSA、分子前线轨道HOMO能量EHOMO、分子 分子前线轨道LOMO能量ELUMO、表面静电势的绝对平均差Π、分子表面上正 静电势的均方差 和分子表面上负电势的均方差
[0191] 计算模块302，用于将变量因素参数代入介电强度预测模型计算待预测介 电强度化合物的介电强度，介电强度预测模型为：
[0192]
[0193] 其中，
[0194] 进一步地，获取模块301还用于：
[0195] 获取分子量MolWt；
[0196] 相应地，所述介电强度预测模型为：
[0197]
[0198] 进一步地，还包括：
[0199] 输出模块303，用于输出介电强度的计算结果并按预置格式进行显示。
[0200] 进一步地，拓扑分子表面积VSA和分子量MolWt根据RDKit描述符模 块计算获得。
[0201] 进一步地，分子前线轨道HOMO能量EHOMO和分子分子前线轨道LOMO 能量ELUMO根据密度泛函方法在APFD/6-311+g(2d,p)下计算获得。
[0202] 本申请实施例中还提供了一种绝缘介质介电强度预测设备的实施例，本 申请实施例中提供的绝缘介质介电强度预测设备包括处理器以及存储器；
[0203] 所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
[0204] 所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行前述绝缘介质介电强度 预测方法实施例中的绝缘介质介电强度预测方法。
[0205] 本申请实施例中还提供了一种计算机可读存储介质的实施例，本申请实 施例提供的计算机可读存储介质，用于存储程序代码，所述程序代码用于执 行前述绝缘介质介电强度预测方法实施例中的绝缘介质介电强度预测方法。
[0206] 本申请实施例中还提供了一种包括指令的计算机程序产品实施例，本申 请实施例中提供的包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使 得所述计算机执行前述绝缘介质介电强度预测方法实施例中的绝缘介质介电 强度预测方法。
[0207] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法， 可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性 的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有 另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系 统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的 耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或 通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0208] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作 为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方， 或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或 者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0209] 另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元 中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一 个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功 能单元的形式实现。
[0210] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售 或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本 申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的 全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个 存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机， 服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步 骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称： Read-Only Memory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称： Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储 程序代码的介质。
[0211] 以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应 当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其 中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案 的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
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