材料信息学及其在材料研究中的应用

2011年美国奥巴马总统提出的材料基因组计划(MGI),旨在以比原先至少快两倍的速度开发和制造先进材料,且成本仅为原先的几分之一,这促使了材料信息学的快速发展。材料信息学是信息学技术在材料学中的应用,通过建设材料信息数据库、集成材料研究设计平台和材料数据挖掘方法对材料大数据进行分析和预测,快速发现决定材料性能的"基因",也就是材料成分-工艺-组织-性能之间的定量关系,可以有效地加快材料研发设计。介绍了材料信息学的基本概念和主要研究领域,描述了材料信息学中的3个主要组成部分:材料信息数据库、集成材料设计平台和材料数据挖掘技术的主要内容和应用实例。材料信息数据库储存和管理各类材料数据,包括材料基础性能、晶体结构数据、模拟计算数据、试验与工艺数据、专利数据和各类出版物等;集成材料设计平台提供各种模拟计算方法,如第一性原理、分子动力学、CALPHAD方法、相场模拟和有限元分析;数据挖掘是统计学、机器学习、信息学、可视化技术等学科的交叉领域,是从大数据中发现知识的实用方法。并介绍了成都材智科技搭建的"材智云"集成材料设计平台的框架和功能。思考了材料信息学在材料领域中应用时所面临的难题。