计算科学在材料科学中的应用ppt课件.ppt

计算科学在材料科学中的应用,1,材料是人类社会可经济地制造有用物品的物质,2,公元前10万年，石器时代,公元前3000年，青铜器时代,公元前1000年，铁器时代,公元前0年，水泥时代,1800年，钢时代,1950年，硅时代,1990年，新材料时代,3,材料,金属材料,无机非金属材料：水泥、陶瓷、玻璃等,高分子材料：橡胶、塑料、粘接剂等,复合材料：金属基、陶瓷基、高分子基等,黑色金属：铁、钨,有色金属：铝、铜、镁、金、银等,材料的分类,4,成分、组织结构,性能,合成与制备,使用效能,材料科学,材料工程,材料研究的四要素,5,材料研究的方法,实验研究,计算模拟,10-9,10-6,10-3,(m),6,材料的量子力学研究,7,多粒子体系的薛定谔方程的求解,E是电荷密度n(r)的函数,8,密度泛函理论（DFT）软件包,9,第一性原理方法研究材料性质的案例,不同Al含量的bcc和fcc结构高熵合金AlxCrMnFeCoNi杨氏模量E的三维分布图,10,11,87.2%,77.0%,高通量第一性原理方法探索新材料,12,机器学习在材料研究中的应用,13,机器学习在材料研究中的应用,14,机器学习在材料研究中的应用,15,机器学习在材料研究中的应用,16,人工智能程序“重新发现”元素周期表,Atom2Vec,17,18,G.Pilania,C.Wang,X.Jiang,etal.,AcceleratingmaterialspropertypredictionsusingmachinelearningJ,Sci.Rep.,2013,3:2810.P.Raccuglia,K.C.Elbert,P.D.Adler,etal.,Machine-learning-assistedmaterialsdiscoveryusingfailedexperimentsJ,Nature,2016,533(7601):73-76.K.Lejaeghere,G.Bihlmayer,T.Bjorkman,etal.,ReproducibilityindensityfunctionaltheorycalculationsofsolidsJ,Science,2016,351(6280):aad3000.A.L.Parrill,K.B.Lipkowitz,MACHINELEARNINGINMATERIALSSCIENCERECENTPROGRESSANDEMERGINGAPPLICATIONS,inReviewsinComputationalChemistry.2016,JohnWiley&Sons,Inc.K.Xia,H.Gao,C.Liu,etal.,Anovelsuperhardtungstennitridepredictedbymachine-learningacceleratedcrystalstructuresearchJ,ScienceBulletin,2018,63(13):817-824.Y.Lederer,C.Toher,K.S.Vecchio,etal.,Thesearchforhighentropyalloys:ahigh-t