上游充通大 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering,SITU 材料研究中的尺度 空间尺度 纳观 原子层次 ·微观 小于晶粒尺寸 Physics Chemistry ·介观 晶粒尺寸大小 Models Macro Experiments Meso Micro ·宏观 宏观试样尺寸 Atomic 时间尺度 (米) 10-9 10-6 103 100 ·原子振动频率 宏观时间尺度 1.0 10-3 10-6 10-9 10-2 10-15 1018 秒() 毫(m) 微( 纳(n) 皮(P) 飞() 阿(a)
材料研究中的尺度 空间尺度 • 纳观 原子层次 • 微观 小于晶粒尺寸 • 介观 晶粒尺寸大小 • 宏观 宏观试样尺寸 时间尺度 • 原子振动频率 • 宏观时间尺度 秒(s) 毫(m) 微() 纳(n) 皮(p) 飞(f) 阿(a) 1.0 6 10 3 10 9 10 12 10 15 10 18 10
上游充通大 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering,SJTU 材料模拟的层次 years 工程设计 单元过程设计 hours minutes 有限元分析 过程模拟 署 seconds 介观模拟 10-seconds 10-seconds 分子力学 10-12seconds 量子力学 10-15 seconds 1A 1nm 1 um 1mm 1m 尺度
材料模拟的层次
上游充通大学 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering.SJTU 材料模拟方法 尺度 宏观 介观 微观 纳观 (m) 10 (mm) 10-3 (m) 106 (nm) 109 模拟方法 大尺度品么 限元法 晶体塑性有 元胞自动机 位错动力学 力学模型 蒙特卡罗 晶界动力学 分子动力学 第一原理
材料模拟方法
上海充通大学 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering.SJTU 电子基态：键合和特征结构 a 0 a闭壳系统，如惰性气体， 成键很弱 b离子晶体，可认为是大 的阴离子和小的阳离子 组成的闭壳系统，如 (d) NaCl,库仑作用很强 c共价键，有共用电子对 组成，有方向性 d金属键合，由分布在离 子核周围的自由电子组 成自由电子气
电子基态：键合和特征结构 a 闭壳系统，如惰性气体， 成键很弱 b 离子晶体，可认为是大 的阴离子和小的阳离子 组成的闭壳系统，如 NaCl，库仑作用很强 c 共价键，有共用电子对 组成，有方向性 d 金属键合，由分布在离 子核周围的自由电子组 成自由电子气
上游充通大 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering,SITU 第一性原理 不依赖于实验数据与经验公式，完全从最基本的物理定 律出发。 ·元素周期表+基本物理常数+计算机模拟 对材料科学研究来说，第一性原理指的是量子力学
第一性原理 不依赖于实验数据与经验公式，完全从最基本的物理定 律出发。 • 元素周期表+基本物理常数+计算机模拟 对材料科学研究来说，第一性原理指的是量子力学