计算材料学在自修复涂层领域的研究进展

1

作者 陈伟婷 王金科 +5 位作者 郭鑫 陈质彬 马力 蔺存国 马菱薇 张达威 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第22期1-15,共15页

自修复防腐涂层是指在遭受环境或外力损伤破坏后,可以自行修复从而仍具备良好防腐性能的一种新型智能材料。自修复涂层的设计方法主要是通过基于实验的树脂链段设计、填料设计和制备工艺调控,获得具有良好修复性能的防腐材料。近年来,... 自修复防腐涂层是指在遭受环境或外力损伤破坏后,可以自行修复从而仍具备良好防腐性能的一种新型智能材料。自修复涂层的设计方法主要是通过基于实验的树脂链段设计、填料设计和制备工艺调控,获得具有良好修复性能的防腐材料。近年来,计算材料学技术飞速发展,其利用热力学计算和动力学模拟来预测并设计新材料的结构和性能,是连接材料学理论与实验的桥梁。自修复防腐涂层的理论计算研究有利于理解微观层面的自修复行为,指导自修复防腐涂层的制备与性能优化,并大幅度降低成本。综述了计算材料学在自修复防腐涂层领域的研究进展,介绍了目前基于外援型和本征型两种自修复防腐涂层体系研究的多种计算方法,主要包括分子动力学、密度泛函理论计算、蒙特卡罗模拟和有限元分析等。这些计算方法可以从微观和宏观角度对防腐涂层体系进行直观的机理解释和性能预测。动态键所进行的交换反应及自愈过程、微胶囊的破裂及愈合剂的释放过程、缓蚀剂在基底的吸附方式和吸附强度等都能在自修复防腐涂层的理论研究中得以体现。分析了这些计算模拟方法在自修复涂层方面应用的优势与不足,为自修复防腐涂层的开发与应用提供了理论支持。未来将进一步加强计算模拟、实验研究、人工智能、大数据分析和机器学习技术的深度融合,建立涂层自修复性能数据库,更高效地进行材料筛选和设计,从而在自修复涂层的研究和应用中实现突破。 展开更多

关键词 计算材料学 自修复 防腐涂层 微胶囊 缓蚀剂 分子动力学 密度泛函理论 有限元分析

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计算材料学与材料设计 被引量：14

2

作者 郭俊梅 邓德国 +1 位作者 潘健生 胡明娟 《贵金属》 CAS CSCD 北大核心 1999年第4期62-68,共7页

由于传统材料科学面临着研究对象的复杂性及新的实验手段和仪器难以满足研究条件等问题， 计算材料学用于研究复杂材料和材料设计受到重视。本文针对材料研究的发展趋势， 介绍了计算材料学的研究范畴及材料设计的基本思想。然后， 介... 由于传统材料科学面临着研究对象的复杂性及新的实验手段和仪器难以满足研究条件等问题， 计算材料学用于研究复杂材料和材料设计受到重视。本文针对材料研究的发展趋势， 介绍了计算材料学的研究范畴及材料设计的基本思想。然后， 介绍了用计算材料学进行材料设计的理论依据、研究方法、结构分析技术等相关内容。 展开更多

关键词 计算材料学 材料设计 合金设计

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基于混合式教学法的计算材料学系列课程教改实践 被引量：13

3

作者 郁亚娟 郭兴明 陈人杰 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1015-1022,共8页

计算材料学系列课程是高校材料专业的主要课程之一,是介绍关于材料组成、结构及性质的计算机模拟与设计的课程。通过此课程的学习,可使学习者了解和掌握材料计算和模拟的基础知识,进而具备利用计算模拟方法进行材料科学研究的能力。然而... 计算材料学系列课程是高校材料专业的主要课程之一,是介绍关于材料组成、结构及性质的计算机模拟与设计的课程。通过此课程的学习,可使学习者了解和掌握材料计算和模拟的基础知识,进而具备利用计算模拟方法进行材料科学研究的能力。然而,计算材料学课程内容中包含大量的理论性概念知识,复杂的数学公式、算法和高阶的理论推导,采用传统的单向授课方法,学习思考难度大、理解存在偏差,影响学习积极性和主动性,导致整体教学效果差强人意。基于此,开展了基于混合式教学法的计算材料学系列课程教学改革的探索和实践。通过引入混合式教学理念,在实际教学过程中采用线上线下混合教学、多媒体教学和虚拟现实技术等多种方式,不但强调了教师的"传授知识"功能,而且实现了学生作为学习主体的角色定位,并将研究性教学模式引入课堂,引导学生结合科研项目去理解、掌握计算材料学的知识点。实践证明,这一系列的教改探索取得了初步效果,它有效地把学习者的学习由浅到深地引向深度学习,为高校相关专业课堂教学改革提供了借鉴和参考。 展开更多

关键词 混合式教学 计算材料学 课程改革 研究性教学

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昆明贵金属研究所计算材料学科的发展 被引量：2

4

作者 陈松 郭俊梅 +9 位作者 谢明 管伟明 潘勇 胡洁琼 张吉明 陈永泰 刘满门 杨有才 王塞北 王松 《贵金属》 CAS CSCD 北大核心 2013年第S01期96-101,共6页

介绍了昆明贵金属研究所计算材料学科20多年的发展过程和历程。详细介绍了各发展阶段中计算材料学在贵研所材料研究中在非晶态、势函数、高温材料、电接触材料、材料加工与成形,功能材料等领域开展过的主要研究工作以及取得的主要成果... 介绍了昆明贵金属研究所计算材料学科20多年的发展过程和历程。详细介绍了各发展阶段中计算材料学在贵研所材料研究中在非晶态、势函数、高温材料、电接触材料、材料加工与成形,功能材料等领域开展过的主要研究工作以及取得的主要成果。预测了未来该学科的发展方向以及发展建议。 展开更多

关键词 计算材料学 贵金属 研究 应用

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计算材料学与材料结构的层次 被引量：9

5

作者 高力明 《陶瓷学报》 CAS 2004年第2期69-74,共6页

首先从系统论的角度指出材料系统是一个复杂系统 ,接着分析了材料结构的尺度和层次问题及其影响 ,并介绍了计算材料学的产生和发展 ,最后讨论了这些认识和进展所提供的启示。这些启示可能会对材料科学家和材料工程技术人员今后的工作有... 首先从系统论的角度指出材料系统是一个复杂系统 ,接着分析了材料结构的尺度和层次问题及其影响 ,并介绍了计算材料学的产生和发展 ,最后讨论了这些认识和进展所提供的启示。这些启示可能会对材料科学家和材料工程技术人员今后的工作有一定的参考价值和促进作用。 展开更多

关键词 计算材料学 结构 尺度 材料系统 宏观 介观 微观 纳观 材料设计 复杂性

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离子迁移动力学的计算材料学研究方法概述及其在锂离子电池材料中的应用 被引量：1

6

作者 胡秀霞 欧阳楚英 《江西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第6期551-556,共6页

锂离子的迁移及扩散动力学行为是影响锂离子电池倍率性能的最重要的因素之一.计算材料学的发展为模拟锂离子在电池材料中的迁移及扩散提供了各种不同的计算方法,包括蒙特卡罗模拟、分子动力学模拟、绝热轨道方法和弹性能带方法等.讨论... 锂离子的迁移及扩散动力学行为是影响锂离子电池倍率性能的最重要的因素之一.计算材料学的发展为模拟锂离子在电池材料中的迁移及扩散提供了各种不同的计算方法,包括蒙特卡罗模拟、分子动力学模拟、绝热轨道方法和弹性能带方法等.讨论了这些方法的特点、适用范围、计算结果的精度和可靠性,并就这些方法在研究锂离子电池材料离子输运行为上的应用实例进行综述. 展开更多

关键词 离子动力学 计算材料学 锂离子电池 扩散

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计算材料学的一个新领域——非平衡晶界偏聚动力学计算 被引量：1

7

作者 郑磊 徐庭栋 《材料导报》 EI CAS CSCD 2003年第6期1-4,共4页

评述了计算材料学的一个新领域——非平衡晶界偏聚动力学计算,讨论了此动力学计算的理论基础、方法,以及所获得的结果和结果的意义。用速些计算方法,首次从实验上求得了空位与溶质原子复合体分别在低张应力状态和无应力状态下的扩散系数。

关键词 计算材料学 非平衡晶界偏聚 动力学计算 扩散系数 冷却 金属材料 热力学

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计算材料学及其在钛合金研究中的应用 被引量：1

8

作者 赵文娟 丁桦 《航空制造技术》 2007年第8期68-71,共4页

随着计算机技术的迅速发展以及数值计算方法的不断涌现,计算机模拟技术将会更加广泛地应用于材料科学研究领域。

关键词 计算材料学 钛合金 应用 化学组分 材料性质 微结构

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计算材料学科学技术分论坛侧记

9

作者 刘树红 黄杰 邓国强 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2018年第9期728-729,共2页

20世纪70年代,人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱;80年代,以高技术群为代表的新技术革命又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。材料占据如此重要地位主要是因为它与国民经济建设、国防建设和人民生... 20世纪70年代,人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱;80年代,以高技术群为代表的新技术革命又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。材料占据如此重要地位主要是因为它与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。新材料的发展水平是衡里一个国家科技竞争力的重要指标。“材料基因组科学技术分论坛”作为“新材料国际发展趋势高层论坛”系列会议的重要组成部分,已经在成都、西安、上海、南京连续举办了4届。 展开更多

关键词 计算材料学 科学技术 论坛 新技术革命 国民经济建设 信息技术 科技竞争力 新材料

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逾渗模型在计算材料学中的研究进展 被引量：10

10

作者 齐共金 张长瑞 +2 位作者 曹英斌 吉洪亮 刘希从 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期123-127,共5页

逾渗理论是处理强无序和随机几何结构系统的最好理论方法之一 ,它为描述空间随机过程提供了一个明确、清晰、直观的模型 ,广泛应用于相变和临界现象的研究。本文简要介绍了逾渗理论 ,综述了近年来逾渗模型在计算材料学中的应用 ,特别是... 逾渗理论是处理强无序和随机几何结构系统的最好理论方法之一 ,它为描述空间随机过程提供了一个明确、清晰、直观的模型 ,广泛应用于相变和临界现象的研究。本文简要介绍了逾渗理论 ,综述了近年来逾渗模型在计算材料学中的应用 ,特别是在脱合金腐蚀、巨磁阻材料、栅介质击穿、导电复合材料等方面的最新研究进展。 展开更多

关键词 计算材料学 逾渗模型 脱合金腐蚀 巨磁阻材料 栅介质击穿 导电复合材料

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计算材料学在钢铁材料研究中的应用 被引量：4

11

作者 周少兰 李忠盛 +4 位作者 丛大龙 杨九州 李立 冉旭东 陈汉宾 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期55-61,共7页

传统的材料研究是一门试验科学,随着计算机技术的飞速发展,理论计算模拟成为和试验研究相并行的科研方法,其中计算材料学成为材料领域重要研究手段。钢铁材料作为国民经济建设中产量最大的材料,具有不可替代的作用,对计算材料学主要内... 传统的材料研究是一门试验科学,随着计算机技术的飞速发展,理论计算模拟成为和试验研究相并行的科研方法,其中计算材料学成为材料领域重要研究手段。钢铁材料作为国民经济建设中产量最大的材料,具有不可替代的作用,对计算材料学主要内容及方法进行了分析,概述了第一性原理、相场法在钢铁材料的微观结构、第二相及相变等方面的应用,并对计算材料学运用于钢铁材料的研究进行了展望。 展开更多

关键词 计算材料学 钢铁材料 第一性原理 相场法

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介观尺度计算材料学研究进展 被引量：1

12

作者 胡文军 李建国 +1 位作者 刘占芳 唐录成 《材料导报》 EI CAS CSCD 2004年第7期12-14,18,共4页

综述了计算材料科学研究中介观尺度的运用范围、模拟方法及最新进展,重点对空间离散位错动力学、相场动力学和元胞自动机在计算材料学中的应用进行了分析和介绍,讨论了介观尺度计算材料学的应用前景。

关键词 介观尺度 计算材料学 研究进展 模拟方法 时空间离散位错动力学 相场动力学 元胞自动机

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“计算材料学”课程教学的改革与实践 被引量：5

13

作者 陈逸凡 陆潇晓 +5 位作者 鲍亮 元勇军 裴浪 白王峰 吴诗婷 张怀伟 《黑龙江生态工程职业学院学报》 2020年第1期126-128,共3页

"计算材料学"是沟通材料学实验和理论研究的桥梁,是材料类专业学生学习材料设计和进行科学研究的一把"利器"。因此高等院校开设"计算材料学"课程具有重要意义。基于此,分析"计算材料学"课程教... "计算材料学"是沟通材料学实验和理论研究的桥梁,是材料类专业学生学习材料设计和进行科学研究的一把"利器"。因此高等院校开设"计算材料学"课程具有重要意义。基于此,分析"计算材料学"课程教学中出现的主要问题,结合教学改革实践中的一些经验,提出具体的解决办法。 展开更多

关键词 计算材料学 课程教学 改革与实践

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新工科背景下计算材料学实验教学改革与实践 被引量：11

14

作者 郭丹 金剑锋 +2 位作者 王明涛 贾楠 秦高梧 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2022年第3期181-186,共6页

为了进一步加强专业实践育人,以新工科建设和“中国制造2025”为指导思想,对计算材料学课程中的实验教学环节进行改革,以前沿科研内容引领实验教学创新,在上机实验中增设材料数据+计算模拟实验环节。学生通过团队协作,依据预设设计指标... 为了进一步加强专业实践育人,以新工科建设和“中国制造2025”为指导思想,对计算材料学课程中的实验教学环节进行改革,以前沿科研内容引领实验教学创新,在上机实验中增设材料数据+计算模拟实验环节。学生通过团队协作,依据预设设计指标,完成收集材料数据、筛选和提取特征数据、制定模拟方案和计算材料性能、建立组织-性能的关系等一系列实验环节,引导学生转变仅以经验和实验为主的材料研发思路,领会“数据+计算”驱动的材料设计内涵,同时提高学生的团队协作、自主学习、动手实践、科研分析、创新思维等能力。 展开更多

关键词 计算材料学 材料数据 材料设计 新工科 实验教学改革

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研究型计算材料学实验设计与实践 被引量：9

15

作者 鲁效庆 魏淑贤 李邵仁 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2016年第6期46-49,54,共5页

依据材料科学发展的前沿知识,设计研究型"O2在Pt/TiO2表面吸附理论研究"的计算材料学实验。实验设计包括基础知识准备、模型构建及具体计算实施、计算结果分析讨论3部分,并在此基础上进行深层次内容拓展,实验内容密切联系学... 依据材料科学发展的前沿知识,设计研究型"O2在Pt/TiO2表面吸附理论研究"的计算材料学实验。实验设计包括基础知识准备、模型构建及具体计算实施、计算结果分析讨论3部分,并在此基础上进行深层次内容拓展,实验内容密切联系学科发展前沿。教学实践证明,研究型计算材料学实验有助于学生熟悉模拟实验流程,掌握理论分析方法,提高运用专业知识能力,从而培养学生的科研能力和综合素质。 展开更多

关键词 计算材料学实验 模拟计算与分析 MATERIALS STUDIO

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以创新能力培养为核心的计算材料学实验室探索与建设 被引量：6

16

作者 李邵仁 鲁效庆 +1 位作者 郭文跃 张军 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2020年第7期243-245,249,共4页

高等院校专业实验室职责是培养学生操作能力、创新能力和科研素养。结合以创新能力培养为主的计算材料学实验室的建设经历,探讨高校建设以培养创新能力为核心的专业实验室的意义和思路,以及创立研究型课程体系、高效运行专业实验等具体... 高等院校专业实验室职责是培养学生操作能力、创新能力和科研素养。结合以创新能力培养为主的计算材料学实验室的建设经历,探讨高校建设以培养创新能力为核心的专业实验室的意义和思路,以及创立研究型课程体系、高效运行专业实验等具体工作。 展开更多

关键词 创新能力 计算材料学实验室 课程体系

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数据与理论共舞:计算材料学推动高效体系化新材料设计——计算材料学分论坛侧记 被引量：3

17

作者 孙苏阳 王晓哲 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期824-825,共2页

计算材料学是近年来飞速发展的一门新兴交叉学科,它综合了材料科学、物理、化学、计算机及人工智能等多个学科。通过利用高性能的超级计算机模拟材料行为并预测其物理化学性质,深入理解材料从微观到宏现多个尺度的各类现象与特征,为新... 计算材料学是近年来飞速发展的一门新兴交叉学科,它综合了材料科学、物理、化学、计算机及人工智能等多个学科。通过利用高性能的超级计算机模拟材料行为并预测其物理化学性质,深入理解材料从微观到宏现多个尺度的各类现象与特征,为新材料设计提供指导。相较于传统的材料研究,计算材料学能够有效推动新材料研发并提高设计效率,更直观地理解材料性质与成分、结构间的内在关系,为纷繁多样的材料功能提供直接的微观机理解释,进而推动材料研发及应用。 展开更多

关键词 计算材料学 人工智能 超级计算机 新兴交叉学科 新材料研发 材料科学 模拟材料 物理化学性质

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泛型设计的MC算法在计算材料学中的研究与应用

18

作者 王姝力 罗迅 《山西农业大学学报（自然科学版）》 CAS 2011年第3期277-280,共4页

基于泛型化程序设计的Monte Carlo方法对材料学中的模晶生长过程进行模拟与分析。通过编写一个泛型架构和模块化的类以及其成员函数,将已实现的各种Monte Carlo方法变种整合到一个软件平台下,对MC算法中的各个关键策略包括能量计算、邻... 基于泛型化程序设计的Monte Carlo方法对材料学中的模晶生长过程进行模拟与分析。通过编写一个泛型架构和模块化的类以及其成员函数,将已实现的各种Monte Carlo方法变种整合到一个软件平台下,对MC算法中的各个关键策略包括能量计算、邻近点选择、抽样方法等,进行模块化封装,并设计泛型数据接口。在构造新的MC方法变种的时候,可以根据需要进行"组装";也可以按照一定原型设计新的模块,与原有结构搭配。实验结果表明,泛型化设计极大地提高了MC算法实现的效率。 展开更多

关键词 泛型化程序设计 MONTE Carlo算法 计算材料学

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计算材料学分子设计性实验探究 被引量：2

19

作者 李邵仁 鲁效庆 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2019年第12期196-199,共4页

随着新材料学科的快速发展以及社会需求的变化,材料科学与工程学院加强对人才的实验实践能力培养,重视设计性实验项目开发,提高教学质量。计算材料学实验积极推进教学改革,完善实验课程体系,增加设计实验比重,开设12个实验项目中有6个... 随着新材料学科的快速发展以及社会需求的变化,材料科学与工程学院加强对人才的实验实践能力培养,重视设计性实验项目开发,提高教学质量。计算材料学实验积极推进教学改革,完善实验课程体系,增加设计实验比重,开设12个实验项目中有6个为近年开发的设计性实验。文章以其中染料敏化太阳能电池科研热点转化成的设计型计算材料学实验为例,详细阐述其实验背景、设计思路、教学环节、实验拓展和考核,为设计性实验探索和改革提供一定的参考价值。 展开更多

关键词 计算材料学实验 染料敏化剂 分子设计 高斯09软件

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材料基因组工程,创新材料研制模式——访计算材料学专家,北京航空航天大学孙志梅教授 被引量：2

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作者 李丹 《航空制造技术》 2017年第7期22-24,共3页

孙志梅SUN Zhimei长江学者特聘教授Chang Jiang Scholar国家杰出青年科学基金获得者Winner of National Science Fund for Distinguished Young Scholars北京航空航天大学教授,博导,国际交叉科学研究院副院长,集成计算材料科学中心主任... 孙志梅SUN Zhimei长江学者特聘教授Chang Jiang Scholar国家杰出青年科学基金获得者Winner of National Science Fund for Distinguished Young Scholars北京航空航天大学教授,博导,国际交叉科学研究院副院长,集成计算材料科学中心主任。长期从事材料电子结构计算和分子动力学模拟的研究以及相关试验工作。 展开更多

关键词 孙志梅 计算材料学 航空航天 新材料研制 材料工程 动力学模拟 半导体材料 SCHOLAR 基因组计划 性能结构

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