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 10-12 10-15 10-18 秒付) 毫(m) 微() 纳n) 皮(P) 飞（① 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) 103 (m) 106 (nm) 109 模拟方法 大尺度品区 限元法 晶体塑性有 元胞自动机 位错动力学 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.SJTU 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