材料基因工程.doc
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"材料基因工程技术" 材料基因工程是近几年兴起来的材料研究新理念和新方法,是当今世界材料科学与工程领域的最前沿。材料基因工程借鉴人类基因组计划,探究材料结构与材料性质变化的关系。并通过调整材料的原子或配方、改变材料的堆积方式或搭配,结合不同的工艺制备,得到具有特定性能的新材料。 材料基因组技术包括高通量材料计算方法、高通量材料实验方法和材料数据库三大组成要素。高通量计算是指利用超级计算平台与多尺度集成化、高通量并发式材料计算方法和软件结合,实现大体系材料模拟、快速计算、材料性质的精确预测和新材料的设计,提高新材料筛选效率和设计水平,为新材料的研发提供理论依据。高通量材料实验方法是发展材料基因组技术具备的条件之一,能够快速制备快速表征各类金属与非金属样品的能力。材料数据库技术可以看作是感兴趣参量的具体数值,这些参量在空间与时间上的一系列数值就构成数据集,不同的数据集结合到一起并按照一定的协议实现相互调用,体量巨大、结构性的数据集就构成大数据。 材料基因工程的技术目标在于通过“高通量计算、实验和大数据分析"技术加速材料“发现-研发—生产-应用”全过程,缩短材料研发周期,降低材料研发成本,引发新材料领域的科技创新和商业模式变革。材料基因工程融合了材料科学、固体力学、信息科学、软件工程、先进实验方法等学科,采用数值模拟、数据库及数据挖掘、人工智能等技术研究材料的工艺过程、微/细观结构、性能和服役行为等,阐明成分、微结构和工艺对性能的控制机制,引导并支撑实体材料的研发和应用。 材料基因工程的出现将改变传统的材料研发模式,缩短新材料从研发到市场应用的时间周期,降低材料研发成本,提高新材料的研发效率和设计水平。材料基因工程技术的应用前景广阔,将在材料科学与工程领域产生深远的影响。 在材料基因工程技术中,高通量计算和高通量实验是两个关键组成部分。高通量计算可以快速模拟材料的性能,预测材料的性质,帮助材料科学家快速筛选目标材料。高通量实验可以快速制备、快速表征各类金属与非金属样品,提供大量的实验数据,为材料数据库提供依据。 材料数据库是材料基因工程技术的核心组成部分,能够存储和分析大量的材料数据,为材料计算模拟和材料实验提供依据。材料数据库可以帮助材料科学家快速找到目标材料,缩短新材料的研发周期,降低材料研发成本。 材料基因工程技术是材料科学与工程领域的革命性技术,能够改变传统的材料研发模式,提高新材料的研发效率和设计水平。材料基因工程技术的应用前景广阔,将在材料科学与工程领域产生深远的影响。
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