材料基因组工程 目的：加快新材料的发现和向市场推广的速度 。目标：新材料进入市场的时间缩短至目前的一半 进入市场 未来材料发展连续体 的新材料 数目 现今材料发展连续体 → 时间 11
11 目的：加快新材料的发现和向市场推广的速度 目标：新材料进入市场的时间缩短至目前的一半 材料基因组工程
材料基因组工程 当前的新材料研发主要依据研究者的科学直觉和大量重复的 尝试法”实验。 借助现有高效、准确的计算工具进行预测和仿真，另外还可以 通过加强研究团队的合作和数据共享缩短材料研发应用周期。 Discovery Deployment* Development Property Systems Certification Manufacturing Optimization Design and Integration Includes Sustainment and Recovery 传统新材料研发周期：10-20年 各研究团队间彼此独立，缺少合作和相互数据的共享 材料设计的技术有待大幅度提升
当前的新材料研发主要依据研究者的科学直觉和大量重复的“ 尝试法”实验。 借助现有高效、准确的计算工具进行预测和仿真，另外还可以 通过加强研究团队的合作和数据共享缩短材料研发应用周期。 传统新材料研发周期：10-20年 各研究团队间彼此独立，缺少合作和相互数据的共享 材料设计的技术有待大幅度提升 材料基因组工程
材料基因组工程的主要内容 1、材料计算手段(Computational Tools) 2、实验手段(Experimental Tools) 3、数字化数据库建立(Digital Data) Human Welfare Clean Energy Computational Tools Experimental Digital Tools Data National Secur Materials Innovation Infrastructure rkforce Next Generaion
材料基因组工程的主要内容 1、材料计算手段(Computational Tools) 2、实验手段(Experimental Tools) 3、数字化数据库建立(Digital Data)
1、材料计算手段(Computational Tools) > 建立准确的材料性能预测模型，并依据理论和经验数据修正 模型预测 > 建立开放的平台实现所有源代码共享 > 开发的软件界面友好，以便进一步拓展到更多的用户团体 Process Test Lessons Analysis About uidelines Databases Leamed Templates AIM-C O Heuristics 。ADccot与onR思sdnw移$ Heuristic Knowledge Item 2 OS Chert Summary O Heuristic Knowledge Item 3 Compro Meshing Rule 14% 37% ▣程0塘 O Certfication Shearing of 。。een 。Heuristic Knowledge Item4 Yield of Primary y' D Contract Infommaton Secondary y'(Pairs) 。Producibilty V必20 D Structures 81M797Z3 Details About IM7/977-3 口ber 2.56dd2盟-1 O Supportability OResin +M0-p.43Gb DMaterials 0AS4/977-3 D Cost Gb Prepreg C Schedule OLegal Right电 口Processing Producibilitr 。Laminale 口Structure c O Durabaty 口Demos&Template 口Modules Shearing of Hall-Petch Tertiary y' y Solid Soln y Phase Hall-Petch (Individual) Strengthening “Matrix'” Primary Y 4% 8% 25% 12%
建立准确的材料性能预测模型，并依据理论和经验数据修正 模型预测 建立开放的平台实现所有源代码共享 开发的软件界面友好，以便进一步拓展到更多的用户团体 1、材料计算手段(Computational Tools)
1、材料计算手段(Computational Tools) 跨空间和时间尺度的材料多尺度分析方法的发展将有力推 动计算工具更为广泛地应用于工业界。 Length [m] 1 Top down 10-3 finite elements Bottom up grain structure grain boundaries,orientation 10-6 segregations,multiple phases crystal plasticity 109 structure,dynamics of dislocations chemical binding electronic structure 10-15 10-9 10-3 103 Time [s]
15 跨空间和时间尺度的材料多尺度分析方法的发展将有力推 动计算工具更为广泛地应用于工业界。 1、材料计算手段(Computational Tools)