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功能材料及设计研究方向
2012-12-29 19:34   审核人:

    本方向以材料设计和工艺模拟指导新型功能材料研究为特色,主要研究新型功能材料的设计、制备、组织结构-性能关系以及加工工艺的多尺度模拟。本方向打破了二级学科的界限,具有多学科交叉特色和持续创新能力,以集成计算材料工程为长期目标,从电子、原子、介观和宏观层次进行新材料设计预测和材料加工数值模拟,指导新材料制备、组织结构和性能关系研究和加工工艺优化,逐渐形成以下研究优势。

新型纳米功能材料研究   研究新型的基于半导体的表面增强拉曼散射基底的设计合成及其增强机制,首次提出半导体-分子电荷转移增强机制模型;开展无机-有机-生物-药物分子组装体的构筑与谱学研究;设计合成新型的钙钛矿类可见光驱动的光催化剂并开展其可见光光催化活性研究,开展半导体纳米材料的光电转化及表界面性质研究;纳米荧光材料的合成及其特性研究,以合成新型稀土发光材料和提高其荧光性能为目标,达到设计、合成新型稀土配合物和改进发光器件的结构及性能的目的。在基于分子设计的新材料制备及其多功能化研究方面可能取得突破。

新型功能陶瓷材料及设计研究   开发了新型电解质材料、热电材料、多铁材料等新型陶瓷材料,用密度泛函理论系统预测掺杂改性新型功能材料,加快新材料的研发。首次计算了稀土掺杂新型多铁材料和各类代位羟基磷灰石材料,从电子、原子层次设计新材料,深入理解功能材料的物理本质,结合宏观层次有限元数值模拟实现功能复合材料的结构—性能设计,具有持续创新能力。

材料制备加工多尺度模拟研究   结合实际材料基本热力学数据,综合利用分子动力学、蒙特卡罗法、相场法、元胞自动机法和有限元法,模拟薄膜、烧结、焊接、凝固、形变、再结晶与晶粒长大等过程。在国内率先开展了金属晶粒长大多尺度模拟和粉末烧结多尺度模拟研究,首次提出了晶粒长大Potts模型的高效元胞自动机算法、得到了理论预测的稳态晶粒尺寸分布,处于国际先进水平。在材料三维显微组织多方法建模与定量表征、分子动力学与蒙特卡罗法和有限元法耦合进行材料工艺多尺度模拟方面可能取得的突破。

    该方向与北京科技大学和吉林大学联合培养博士毕业生各1名。
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