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High-throughput computational screening and design of nanoporous materials for methane storage and carbon dioxide capture 被引量:2
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作者 Minman Tong Youshi Lan +1 位作者 Qingyuan Yang Chongli Zhong 《Green Energy & Environment》 SCIE 2018年第2期107-119,共13页
The globally increasing concentrations of greenhouse gases in atmosphere after combustion of coal-or petroleum-based fuels give rise to tremendous interest in searching for porous materials to efficiently capture carb... The globally increasing concentrations of greenhouse gases in atmosphere after combustion of coal-or petroleum-based fuels give rise to tremendous interest in searching for porous materials to efficiently capture carbon dioxide(CO_2) and store methane(CH4), where the latter is a kind of clean energy source with abundant reserves and lower CO_2 emission. Hundreds of thousands of porous materials can be enrolled on the candidate list, but how to quickly identify the really promising ones, or even evolve materials(namely, rational design high-performing candidates) based on the large database of present porous materials? In this context, high-throughput computational techniques, which have emerged in the past few years as powerful tools, make the targets of fast evaluation of adsorbents and evolving materials for CO_2 capture and CH_4 storage feasible. This review provides an overview of the recent computational efforts on such related topics and discusses the further development in this field. 展开更多
关键词 high-throughput computation Screening and design Nanoporous materials CO2 capture CH4 storage
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高通量检测技术在化学物神经毒性评估中的应用
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作者 陈嘉禾 李明姣 +6 位作者 贾思琴 廉西伟 王知颖 阮鸿洁 董小艳 徐永俊 刘鑫 《环境卫生学杂志》 2025年第12期1097-1106,共10页
高通量检测技术已逐渐成为化学物神经毒性评估中的一类高效的检测手段,具有良好的应用前景。本文综述了空间组学检测、高内涵成像、高通量测序和计算毒理学四种高通量检测技术在神经系统毒性评估研究中的应用现状,并对其优势及发展前景... 高通量检测技术已逐渐成为化学物神经毒性评估中的一类高效的检测手段,具有良好的应用前景。本文综述了空间组学检测、高内涵成像、高通量测序和计算毒理学四种高通量检测技术在神经系统毒性评估研究中的应用现状,并对其优势及发展前景进行了分析讨论。空间组学通过整合代谢组、转录组、蛋白质组等多组学检测方法,有助于解析代谢物和基因表达的空间分布特征,促进对神经毒性机制的深入理解。高内涵成像技术通过高通量筛选出细胞表型变化、发现敏感生物标志物,实现对化学物质神经毒性的高效评估。高通量测序作为一类大规模并行技术,涵盖RNA测序、表观基因组测序、单细胞测序及全基因组测序等手段,解析基因表达谱与表观遗传修饰,为揭示神经毒性作用机制和识别潜在生物标志物提供重要支持。计算毒理学通过构建有害结局路径,从高通量的角度实现了对神经毒物的毒性评估和风险管理,成为了一种替代动物实验的神经毒性检测手段。 展开更多
关键词 高通量检测 神经毒性 空间组学检测 高内涵成像 高通量测序 计算毒理学
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Al_(2)O_(3)-Cr_(2)O_(3)固溶体的晶体结构优化和杨氏模量的高通量智能计算
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作者 李传浩 曹喜营 +1 位作者 杨小渝 冯海霞 《耐火材料》 北大核心 2025年第4期307-310,共4页
为探索高通量智能计算在耐火材料领域中的应用,针对铬刚玉耐火原料,选取Al_(2)O_(3)-Cr_(2)O_(3)固溶体体系作为研究对象,采用高通量智能计算和机器学习方法,探讨了Cr_(2)O_(3)取代浓度对固溶体晶格常数和杨氏模量的影响。计算结果表明,... 为探索高通量智能计算在耐火材料领域中的应用,针对铬刚玉耐火原料,选取Al_(2)O_(3)-Cr_(2)O_(3)固溶体体系作为研究对象,采用高通量智能计算和机器学习方法,探讨了Cr_(2)O_(3)取代浓度对固溶体晶格常数和杨氏模量的影响。计算结果表明,随Cr_(2)O_(3)取代浓度的增加,Al_(2)O_(3)-Cr_(2)O_(3)固溶体杨氏模量整体呈下降趋势,但在70%~90%(x)的高Cr_(2)O_(3)取代浓度下,固溶体的杨氏模量略低于纯Cr_(2)O_(3)的。此外,还直接计算了Al_(2)O_(3)-5%(x)Cr_(2)O_(3)固溶体的杨氏模量,并将其与机器学习模型预测值进行了对比,发现二者相差不大,说明了通过高通量智能计算和数据挖掘技术的结合来得到材料性能和组分的映射关系的可行性。 展开更多
关键词 Al_(2)O_(3)-Cr_(2)O_(3)固溶体 高通量智能计算 耐火原料 杨氏模量
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基于调度集中控制进路分段解锁原理的高速铁路大型客运站通过能力
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作者 高金科 滕靖 +1 位作者 曲思源 陆柳洋 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第10期1575-1586,共12页
车流结构的变化和车流量的攀升对高速铁路大型客运站车站通过能力利用分析和挖掘提出迫切需求。我国高速铁路车站基于调度集中控制(CTC)模式下采用进路分段解锁,相比传统的进路一次性解锁,对车站通过能力有进一步挖潜的可能。建立车站... 车流结构的变化和车流量的攀升对高速铁路大型客运站车站通过能力利用分析和挖掘提出迫切需求。我国高速铁路车站基于调度集中控制(CTC)模式下采用进路分段解锁,相比传统的进路一次性解锁,对车站通过能力有进一步挖潜的可能。建立车站通过能力仿真模型,车站基础设施布局做为底层数据,列车运行图做为输入条件。模型基于CTC工作原理,分析了单列车在车站内的运行过程以及多列车之间的互相影响,用于确定列车在站内的相关时间参数;计算道岔、股道等行车设施通过能力利用率,识别限制能力的关键设施,通过仿真模型计算车站通过能力并输出结果。研究结果表明,相比于传统车站通过能力计算方法,计算机仿真方法能微观化地模拟进路分段解锁过程,精细化分析相关影响因素并计算车站通过能力,有助于从车站通过能力整体提升的角度支持形成设备改造、车站作业方案的优化建议。 展开更多
关键词 高速铁路 大型客运站 车站通过能力 计算机仿真
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机器学习辅助筛选MOFs缓蚀剂载体及其吸附性能预测
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作者 黄晓珊 关雅芳 +8 位作者 李惠琳 龚凌涛 明忠源 李和国 赵越 吴玉芳 梁红 王雯菲 乔智威 《电镀与涂饰》 北大核心 2025年第6期110-117,共8页
[目的]针对醇类、硫醇类有机缓蚀剂易挥发、表面稳定性差的问题,提出结合高通量计算筛选(HTS)与机器学习(ML)的MOFs(金属-有机框架化合物)材料设计策略,以实现高效缓蚀剂载体的快速开发。[方法]以甲醇、乙醇、甲硫醇和乙硫醇为目标分子... [目的]针对醇类、硫醇类有机缓蚀剂易挥发、表面稳定性差的问题,提出结合高通量计算筛选(HTS)与机器学习(ML)的MOFs(金属-有机框架化合物)材料设计策略,以实现高效缓蚀剂载体的快速开发。[方法]以甲醇、乙醇、甲硫醇和乙硫醇为目标分子,通过巨正则蒙特卡洛(GCMC)模拟计算31399种假设性MOFs(hMOFs)的吸附性能,并采用8种机器学习算法建立结构-性能关系模型。[结果]在选取的8种机器学习方法中,梯度提升回归(GBR)、随机森林(RF)、极端梯度提升(XGB)和极端随机森林(ET)这4种算法均能很好地预测出MOF-缓蚀剂的表面吸附性能,其中吸附热、密度和孔隙率是影响吸附性能的关键参数。通过调整金属活性中心和有机链接有望获得高性能缓蚀剂。[结论]本研究建立的“HTS+ML”方法具有高效、快速、准确的优点,不仅能够节省大量人力、物力和时间,还能为有机缓蚀剂的性能提升和实际应用提供理论指导。 展开更多
关键词 有机缓蚀剂 金属−有机框架 机器学习 高通量计算筛选 吸附
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融合人工智能和自动化的蛋白质设计表征实验教学实践 被引量:1
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作者 姜雨佳 于洋 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第3期190-197,共8页
在生物化工研究向智能化、自动化转型背景下,为生物化工专业方向一年级研究生开发了名为“蛋白质计算设计与表征”的实验课程。该课程基于人工智能方法的蛋白质计算设计与无细胞蛋白质合成及使用自动液体工作站等先进仪器进行高通量筛... 在生物化工研究向智能化、自动化转型背景下,为生物化工专业方向一年级研究生开发了名为“蛋白质计算设计与表征”的实验课程。该课程基于人工智能方法的蛋白质计算设计与无细胞蛋白质合成及使用自动液体工作站等先进仪器进行高通量筛选等实验技术相结合,完成整个蛋白质工程工作流程,即从计算机设计和基因合成到蛋白质表达、纯化和功能表征。通过融合蛋白质计算(“干实验”)和蛋白质表达(“湿实验”),该课程使学生在掌握基本生化操作的同时,培养跨学科高效解决问题能力。通过广泛接触自动化仪器,学生可以获得与自动化生化实验室相关的实践经验,是一种将新兴技术和跨学科方法融入生物化工研究生实践教学的有效模式。 展开更多
关键词 生物化工实验课程 蛋白质计算设计 无细胞蛋白质合成 高通量筛选
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基于材料基因组的电池材料研究
7
作者 赵倩 任玉荣 《常州大学学报(自然科学版)》 2025年第1期1-14,共14页
材料基因组计划(MGI)的核心理念是通过计算、实验和数据“三位一体”的方式,变革传统的“试错法”材料研发模式,加速材料从发现到应用的全过程。近年来,国内外研究人员在基于材料基因组的电池材料研发方面开展了一系列工作。文章主要围... 材料基因组计划(MGI)的核心理念是通过计算、实验和数据“三位一体”的方式,变革传统的“试错法”材料研发模式,加速材料从发现到应用的全过程。近年来,国内外研究人员在基于材料基因组的电池材料研发方面开展了一系列工作。文章主要围绕材料基因组技术,分别介绍了高通量计算、高通量实验和材料数据库三大要素的主要内容及其在电池材料领域的典型研究范例,指出借助材料基因组技术,可以并行的方式研究成分、结构、温度、合成方法等的变化对电池材料能量密度、循环性能、安全性等的影响,总结了该研究领域亟待解决的问题并展望了未来发展方向。 展开更多
关键词 材料基因组 电池材料 高通量计算 高通量实验 材料数据库
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The rise of high-throughput computing 被引量:1
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作者 Ning-hui SUN Yun-gang BAO Dong-rui FAN 《Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering》 SCIE EI CSCD 2018年第10期1245-1250,共6页
In recent years, the advent of emerging computing applications, such as cloud computing, artificial intelligence, and the Internet of Things, has led to three common requirements in computer system design: high utili... In recent years, the advent of emerging computing applications, such as cloud computing, artificial intelligence, and the Internet of Things, has led to three common requirements in computer system design: high utilization, high throughput, and low latency. Herein, these are referred to as the requirements of 'high-throughput computing (HTC)'. We further propose a new indicator called 'sysentropy' for measuring the degree of chaos and uncertainty within a computer system. We argue that unlike the designs of traditional computing systems that pursue high performance and low power consumption, HTC should aim at achieving low sysentropy. However, from the perspective of computer architecture, HTC faces two major challenges that relate to (1) the full exploitation of the application's data parallelism and execution concurrency to achieve high throughput, and (2) the achievement of low latency, even in the cases at which severe contention occurs in data paths with high utilization. To overcome these two challenges, we introduce two techniques: on-chip data flow architecture and labeled von Neumann architecture. We build two prototypes that can achieve high throughput and low latency, thereby significantly reducing sysentropy. 展开更多
关键词 high-throughput computing Sysentropy INFORMATION superbahn
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机器学习辅助MOFs高通量计算筛选及气体分离研究进展
9
作者 胡嘉朗 姜明源 +3 位作者 金律铭 张永刚 胡鹏 纪红兵 《化工学报》 北大核心 2025年第5期1973-1996,共24页
金属有机框架(metal organic frameworks,MOFs)材料,以其高比表面积、大孔体积以及结构可调等特性,在气体储存、吸附分离以及催化等诸多领域引起了广泛关注。近年来MOFs的数量呈现爆发式增长态势,这使得针对特定应用场景探寻合适的MOFs... 金属有机框架(metal organic frameworks,MOFs)材料,以其高比表面积、大孔体积以及结构可调等特性,在气体储存、吸附分离以及催化等诸多领域引起了广泛关注。近年来MOFs的数量呈现爆发式增长态势,这使得针对特定应用场景探寻合适的MOFs成为一项极具挑战性的任务。在此情形下,高通量计算筛选(highthroughput computational screening,HTCS)成为从海量材料中筛选出高性能目标MOFs最为有效的研究方法。HTCS会产生大量多维的数据,而这些数据可进一步用于机器学习(machine learning,ML)训练。最近,将ML应用到MOFs的HTCS中成为新的热点,它不仅可以揭示材料潜在的结构-性能关系,还可以洞悉它们在不同应用中的性能变化,尤其是在气体储存和分离方面。本综述着重介绍了ML辅助HTCS在MOFs气体分离领域的最新技术进展,系统分析了在探寻高性能MOFs时ML与HTCS相互协同以提升筛选效率的内在机制,深入探讨了在这一新领域中呈现出的机遇和挑战。 展开更多
关键词 金属有机框架 高通量计算筛选 分子模拟 机器学习 吸附分离
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大数据技术在第一性原理计算中的应用
10
作者 赵朝阳 杨建柱 彭雪星 《网络安全与数据治理》 2025年第S1期174-180,共7页
立足计算材料领域,阐述了大数据背景下高通量计算和机器学习在第一性原理计算中的应用与发展。详细介绍了高通量计算的基本原理、应用流程,以及机器学习在材料设计、性能预测和结构分析中的应用。探讨了结合机器学习的第一性原理计算方... 立足计算材料领域,阐述了大数据背景下高通量计算和机器学习在第一性原理计算中的应用与发展。详细介绍了高通量计算的基本原理、应用流程,以及机器学习在材料设计、性能预测和结构分析中的应用。探讨了结合机器学习的第一性原理计算方法,包括使用机器学习模型加速计算过程和替代部分计算。大数据技术在材料科学中展现出巨大潜力,但仍面临数据质量、计算资源和模型可解释性等挑战。未来的研究需要解决这些问题,以充分利用大数据技术的优势,推动计算材料学的进步。 展开更多
关键词 计算材料学 第一性原理计算 高通量计算 机器学习
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大规模异构计算集群的双层作业调度系统 被引量:7
11
作者 孙震宇 石京燕 +4 位作者 孙功星 杜然 姜晓巍 邹佳恒 谭宏楠 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期187-195,共9页
高能物理计算平台中的HTCondor和SLURM计算集群为多个高能物理实验提供数据处理服务,然而HTCondor并行作业调度效率较低、SLURM难以应对大量串行作业,且计算平台整体资源管理及调度策略过于简单。为满足高能物理计算集群高负荷运行的需... 高能物理计算平台中的HTCondor和SLURM计算集群为多个高能物理实验提供数据处理服务,然而HTCondor并行作业调度效率较低、SLURM难以应对大量串行作业,且计算平台整体资源管理及调度策略过于简单。为满足高能物理计算集群高负荷运行的需求,在传统作业调度器上增加作业管理层,设计双层作业调度系统,通过高效调度串并行作业并兼顾实验组间资源的使用公平性,实现用户对作业的细粒度管理。测试结果表明,双层作业调度系统支持大批量高能物理作业的快速提交,并充分利用计算平台的总体资源,具有较好的作业调度性能。 展开更多
关键词 计算集群管理 作业调度器 高通量计算 高性能计算 高能物理计算
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中国高通量计算机的自主研发之路 被引量:5
12
作者 范东睿 叶笑春 +1 位作者 包云岗 孙凝晖 《中国科学院院刊》 CSSCI CSCD 北大核心 2019年第6期648-656,共9页
随着互联网技术的迅猛发展,高性能计算的主要应用从传统的科学与工程计算为主逐步演变为以数据处理为核心,这给传统高性能计算机体系结构带来巨大挑战的同时,也使高通量计算应运而生。文章从应用特征出发阐述了高通量计算与传统高性能... 随着互联网技术的迅猛发展,高性能计算的主要应用从传统的科学与工程计算为主逐步演变为以数据处理为核心,这给传统高性能计算机体系结构带来巨大挑战的同时,也使高通量计算应运而生。文章从应用特征出发阐述了高通量计算与传统高性能计算的差别,并探讨了高通量计算的基础理论、关键技术,以及中国科学院在高通量计算核心芯片及系统领域的研究成果;以期通过高通量计算机关键技术的研究与突破,为缓解我国核心芯片'卡脖子'的问题,以及为构建智能万物互联时代的新型高性能计算平台作出贡献。 展开更多
关键词 高性能计算 高通量计算 数据中心 系统熵
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基于材料基因组计划的计算和数据方法 被引量:14
13
作者 杨小渝 任杰 +3 位作者 王娟 赵旭山 王宗国 宋健龙 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第24期62-67,共6页
材料基因组计划的核心理念,是通过计算、数据和实验"三位一体"的方式,变革传统的主要基于经验和实验的"试错法"材料研发模式,把发现、开发、生产和应用新材料的速度提高到目前的两倍。它旨在建立一个新的以计算模... 材料基因组计划的核心理念,是通过计算、数据和实验"三位一体"的方式,变革传统的主要基于经验和实验的"试错法"材料研发模式,把发现、开发、生产和应用新材料的速度提高到目前的两倍。它旨在建立一个新的以计算模拟和理论预测优先、实验验证在后的新材料研发文化,从而取代现有的以经验和实验为主的材料研发的模式。本文论述如何通过计算和数据的方法加快新材料研发,介绍帮助加快新材料发现的高通量集成计算基础平台和软件框架MatCloud。 展开更多
关键词 高通量材料计算 材料基因组计划 材料信息学 MatCloud
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材料基因组——材料研发新模式 被引量:58
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作者 汪洪 向勇 +1 位作者 项晓东 陈立泉 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期13-19,共7页
依赖于科学直觉与试错的传统材料研究方法日益成为社会发展与技术进步的瓶颈。革新材料研发方法、加速材料从研究到应用的进程成为世界各国共同的需求。作为"先进制造伙伴计划"(Advanced Manufacturing Partnership,AMP)的重... 依赖于科学直觉与试错的传统材料研究方法日益成为社会发展与技术进步的瓶颈。革新材料研发方法、加速材料从研究到应用的进程成为世界各国共同的需求。作为"先进制造伙伴计划"(Advanced Manufacturing Partnership,AMP)的重要组成部分,美国总统奥巴马在2011年6月宣布了"材料基因组计划"(Materials Genome Initiative,MGI),通过整合材料计算、高通量实验和数据库,全面提高先进材料从发现到应用的速度,降低成本。MGI提出了材料研发的崭新模式,为美国发展高端制造业,保持并强化其在核心科技领域的优势奠定了创新基础。中国材料科学界在1999年6月召开主题为"发现和优化新材料的集成组合方法"的第118次香山科学会议,寻找加速发现新材料的有效途径。2011年12月,中国科学院和中国工程院主办主题为"材料科学系统工程"的第S14次香山科学会议,研究中国应对MGI的策略,并在随后3年中,多次组织以材料基因组计划为主题的研讨会、报告会,使得中国材料界对材料基因组技术的认识不断深入,形成基本共识。2014年,中国科学院和中国工程院分别向国务院提交咨询报告,建议尽快启动实施中国材料基因组计划。本文简要介绍材料基因组计划的主要内容、技术内涵、科学本质、国内外最新动向及其未来发展趋势,并根据中国的实际需求特点与现有条件,对实施中国版材料基因组计划的发展战略、技术路线、政策措施等提出建议。 展开更多
关键词 材料基因组 材料基因组计划 高通量材料实验 高通量材料计算 材料数据库
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大型高能物理计算集群资源管理方法的评测 被引量:7
15
作者 孙震宇 石京燕 +2 位作者 姜晓巍 邹佳恒 杜然 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2017年第10期85-90,共6页
高能物理数据由物理事例组成,事例之间没有相关性。可以通过大量作业同时处理大量不同的数据文件,从而实现高能物理计算任务的并行化,因此高能物理计算是典型的高吞吐量计算场景。高能所计算集群使用开源的TORQUE/Maui进行资源管理及作... 高能物理数据由物理事例组成,事例之间没有相关性。可以通过大量作业同时处理大量不同的数据文件,从而实现高能物理计算任务的并行化,因此高能物理计算是典型的高吞吐量计算场景。高能所计算集群使用开源的TORQUE/Maui进行资源管理及作业调度,并通过将集群资源划分成不同队列以及限制用户最大运行作业数来保证公平性,然而这也导致了集群整体资源利用率非常低下。SLURM和HTCondor都是近年来流行的开源资源管理系统,前者拥有丰富的作业调度策略,后者非常适合高吞吐量计算,二者都能够替代老旧、缺乏维护的TORQUE/Maui,都是管理计算集群资源的可行方案。在SLURM和HTCondor测试集群上模拟大亚湾实验用户的作业提交行为,对SLURM和HTCondor的资源分配行为和效率进行了测试,并与相同作业在高能物理研究所TORQUE/Maui集群上的实际调度结果进行了对比,分析了SLURM及HTCondor的优势和不足,探讨了使用SLURM或HTCondor管理高能物理研究所计算集群的可行性。 展开更多
关键词 资源管理系统 作业调度器 计算集群 高吞吐量计算 高能物理计算
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机群作业管理系统Condor综述 被引量:6
16
作者 郭绍忠 黄永忠 余丽琼 《信息工程大学学报》 2004年第1期73-76,共4页
文章简要地介绍了机群计算机系统结构,机群作业管理系统的一个实例Condor,分析了Condor的特点,Condor系统的组成结构和核心进程,Condor进程的运行;最后给出Condor在设置检查点的一些局限性。
关键词 机群计算机 CONDOR 高吞吐量计算(htc) 检查点
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材料基因组技术前沿进展 被引量:23
17
作者 向勇 闫宗楷 +1 位作者 朱焱麟 张晓琨 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期634-649,共16页
材料基因组技术是近年来兴起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。材料基因组技术的实质是通过融合高通量材料计算设计、高通量材料实验和材料数据库三大组成要素,构建材料设计研发的协同创新网络,加速新... 材料基因组技术是近年来兴起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。材料基因组技术的实质是通过融合高通量材料计算设计、高通量材料实验和材料数据库三大组成要素,构建材料设计研发的协同创新网络,加速新材料从发现到应用的全过程。其中,高通量材料实验经过20多年的发展,目前已面向多种形态材料和多种服役性能形成了一系列成功案例,高通量材料计算模拟和材料数据库近几年也取得了较大进展。该文简要回顾了材料基因组技术的主要内容和发展历程,总结了具有代表性的高通量实验技术,以及高通量材料计算和材料数据库的应用案例,并介绍了电子科技大学在材料基因组技术方向取得的成果和工作基础,希望可以为我校在该领域的进一步发展规划和"一校一带"战略提供一定的参考。 展开更多
关键词 高通量材料实验 材料计算模拟 材料数据库 材料基因组
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基于材料基因组理念的钎焊材料开发与智能钎焊技术创新系统工程 被引量:14
18
作者 何鹏 林盼盼 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期156-161,共6页
近年来,依赖于科学直觉与试错的传统材料研究方法日渐成为制造业发展与技术进步的瓶颈。革新材料研发方法已成为国际新材料研发的趋势。材料基因组技术是材料科学技术的一次飞跃,是新材料研发的"加速器"。钎焊过程的复杂性和... 近年来,依赖于科学直觉与试错的传统材料研究方法日渐成为制造业发展与技术进步的瓶颈。革新材料研发方法已成为国际新材料研发的趋势。材料基因组技术是材料科学技术的一次飞跃,是新材料研发的"加速器"。钎焊过程的复杂性和随机性使得钎焊材料的设计开发相比普通材料更加复杂、研发周期更长,"材料基因组计划"作为先进材料开发的崭新模式也应及时应用到钎焊材料性能优化及开发中,这对促进钎焊技术尤其是智能钎焊的长足发展具有重要意义。材料基因组技术包括高通量材料计算、高通量材料实验和材料数据库三个要素。大规模的高通量计算可提供大量而系统的数据,高通量实验方法可对这些数据进行快速验证,材料数据库的建立则可实现计算数据与实验数据的有效集成,使其相互补充的同时相互验证。三要素协同工作,可以使得材料研发过程中的理论与实验结合更加紧密,加快材料从研发、制造到应用的过程,降低新材料的开发成本。开发新型钎焊材料除考虑材料本身的性能外,还需要考虑钎焊材料与母材物理化学性能的匹配性以及连接过程中钎焊材料与母材之间的相互作用(扩散和新相形成)。钎焊材料与母材之间的相互作用非常复杂,除了受到连接工艺(连接温度、保温时间、压力、气氛等)的影响之外,还与钎料和母材的成分有直接关系。因此,相比于普通材料,钎焊材料的设计开发过程更加复杂,需要考虑的因素更多,新材料的研发周期更长,有必要尽快启动钎焊材料基因工程。开发高通量计算软件、高通量实验方法(高通量制备及表征)及数据集成系统是实施钎焊材料基因工程需解决的三个基础问题。目前焊接智能化的发展多集中在熔化焊领域,如弧焊、激光焊等,也取得了比较显著的成果。但是,钎焊全过程智能控制的发展相对缓慢,现有研究多集中在钎焊设备及钎焊过程控制方面。钎焊材料制备是智能钎焊的重要组成部分,钎焊材料基因工程的实施将促进钎焊技术的智能化进程。智能焊接尤其是智能钎焊的技术进步可大大简化和缩短新型钎料的试验验证过程,同时能够在过程中搜集到更多实时数据,丰富数据库,因而反过来又会对钎焊材料基因工程的发展起到显著的推动作用。本文论述了材料基因组技术的三要素及其国内外研究现状,分析了材料基因组技术应用于钎焊材料开发时需考虑的影响因素及需解决的关键共性基础问题,并且阐述了钎料材料基因工程与智能钎焊相互促进的发展关系。 展开更多
关键词 材料基因组 高通量计算 高通量实验 材料数据库 钎焊材料 智能钎焊
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材料基因组技术内涵与发展趋势 被引量:12
19
作者 关永军 陈柳 王金三 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期71-78,共8页
材料基因组计划旨在变革材料传统研发模式,从而缩短材料研发周期并降低其研发成本。主要从航空材料领域对材料基因组技术需求的角度,对材料基因组技术的具体内涵进行阐述与讨论。提出发展材料基因组技术需要建设的主要内容包括高通量计... 材料基因组计划旨在变革材料传统研发模式,从而缩短材料研发周期并降低其研发成本。主要从航空材料领域对材料基因组技术需求的角度,对材料基因组技术的具体内涵进行阐述与讨论。提出发展材料基因组技术需要建设的主要内容包括高通量计算、高通量实验、以及材料信息学与数据库平台。在发展方向上,提出发展材料信息学与数据库、集成计算材料设计、材料虚拟工艺、材料虚拟服役四方面技术与能力。 展开更多
关键词 材料基因组计划 高通量 计算材料 数据库 数据挖掘
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高性能钛合金的关键“基因”及高通量实验与计算技术的应用 被引量:6
20
作者 孙巧艳 杜勇 +3 位作者 刘立斌 胡青苗 肖林 孙军 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期297-303,共7页
加快高性能钛合金的研发速度、降低研发成本对我国高端装备制造至关重要。作为关键结构材料,强度、塑性与韧性是保障钛合金构件安全运行的关键力学性能指标。通过高通量计算可预测合金的模量、比热、热膨胀系数等多种物理性能指标,但是... 加快高性能钛合金的研发速度、降低研发成本对我国高端装备制造至关重要。作为关键结构材料,强度、塑性与韧性是保障钛合金构件安全运行的关键力学性能指标。通过高通量计算可预测合金的模量、比热、热膨胀系数等多种物理性能指标,但是对于强度、塑性与韧性等力学性能指标尚缺少预测模型和公式,原因是力学性能间接依赖合金的化学成分,直接影响力学性能的因素是合金的微观组织。高性能钛合金的关键"基因"是成分、相/组织结构与晶体缺陷。高通量计算和扩散多元节建立合金成分与相的对应关系,相场动力学计算与模拟实现对相与微观组织演化的预测,通过微纳尺度力学性能测试技术获得微观组织结构的力学性能数据。期望通过以上各环节研究结果与数据的有机整合,建立钛合金成分、相与微观组织、力学性能数据库,有助于提升高性能钛合金的研发速度,满足我国关键技术领域对先进钛合金的需求。 展开更多
关键词 钛合金 高通量实验与计算 微观组织 力学性能 材料基因
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