中国材料数据库与公共服务平台建设

 材料数据对于国家安全、工程服役安全、科技创新、智能制造等方面的重要性在数据时代越来越彰显出来,在2011 年美国提出的具有变革意义的材料基因组计划中,材料数据与材料计算模拟、材料实验表征一起,为材料发展全流程研究的三大基本工具,使材料研究者与生产管理者进一步充分认识材料数据对加速材料研发进程的推动作用。材料数据具有多样、获取过程复杂、数据间关联关系复杂、知识产权性强等特点,使数据的收集、存储、共享和应用更加复杂。本文就大数据时代下的材料数据的特点、分类、材料数据库的国内外现状对比、中国发展材料数据库与材料数据科学的意义、今后主要发展方向以及存在的问题等方面进行系统分析,提出建设国家材料数据研发与服务公共平台,加大材料数据的收集整合力度,构建国家民用材料数据库与军用材料数据库,开展材料数据及材料数据库相关标准规范建设、定制性专题数据库服务、数据推送服务,同时开展材料信息学、材料数据学等方面的研究,开创并构建材料数据科学这一材料领域新学科。     

中国新材料创新突破的路径及政策保障

 新材料是未来高新技术产业发展的基石和先导,精准设计新材料创新突破路径及政策,是中国实现制造强国战略目标的必然要求。梳理了美国、日本与欧盟等材料强国的新材料技术创新突破经验,探讨了中国先进基础材料、关键战略材料与前沿新材料产业发展的现状与问题,分别设计了先进基础材料“竞争力提升”创新突破路径、关键战略材料“自主可控”创新突破路径及前沿新材料“抢先卡位”创新突破路径,并从完善新材料产业创新系统、引导新材料产业创新方向、建设新材料产业新型创新基础设施、构建可持续的创新保障体系等方面提出了政策建议。     

农林院校材料类专业实验教学平台的建设初探

以华南农业大学材料类专业实验教学平台的建设为例,对农林院校材料学科及材料类专业实验教学平台建设的现状和意义进行分析,提出了农林院校材料类专业实验教学平台建设的目标和内容,目的在于建设一个特色鲜明的开放式材料类专业实验教学平台。     

极端临氢环境金属材料力学性能数据库开发及应用

 石化和氢能领域中高压氢系统承载件在制造残余影响、高压氢气和复杂载荷耦合作用下易发生氢致损伤。为确保高压氢系统长期、稳定、安全、可靠地运行,亟需为高压氢系统产品开发提供材料性能基础数据。本文从数据独立性和易扩展性方面入手,结合前期高压氢环境中材料实验数据(慢应变速率拉伸实验、断裂韧性实验和疲劳裂纹扩展实验),基于VB 编程语言开发了高压氢环境金属材料力学性能数据库。结合国内外学者的研究对数据库应用进行了分析,展示了数据库收录金属材料氢脆数据的多面性和全面性。     

The materials genome and CALPHAD

The mapping of the human genome is an important basis for the development of new medicals and medical treatments.Consequently,it has attracted tremendous research funding over the last decade.On June2011,the Materials Genome Initiative was announced by the US President Obama as collaboration on modeling and advanced materials databases.Unfortunately,the materials genome was given a rather vague definition in the announcement.However,the materials genome should be defined in analogy with biological genomes and one may then conclude that:at any moment,the performance of a specific material depends on its chemical composition(inherent property stored in its genome)and its environment(external interactions–processing–conditions during usage).The materials genome should thus be defined as a set of information encoded in the language of thermodynamics obtained by careful assessment of experimental data and quantum mechanical calculations from which certain conclusions about the material can be drawn.The CALPHAD databases contain the thermodynamic and kinetic properties of a materials system.Such databases allow the prediction of materials structure as well as its response to processing and usage conditions,and are major parts of integrated computational materials engineering.     

Sn/C复合材料的制备及作为锂离子电池负极材料的性能

采用SnCl2.2H2O乙醇溶液浸渍竹炭和NaBH4还原方法制备出一种锂二次电池负极用Sn/C复合材料。考察了复合材料中Sn含量对产物收率、微观结构及电化学性能的影响。结果表明,Sn2+大部分进入到竹炭的孔道中,并被还原为单质Sn;当单质Sn与复合材料质量比为42.5∶100时,复合电极材料具有555.1mAh/g的可逆容量,循环20次后容量保持在423.8 mAh/g,显示出较好的实用性能。     

金属材料熔点温度多个热物性的测试

通过测定固、液相界面的移动速率来确定金属及合金在熔点温度附近的导热系数、导温系数、电阻率等多个热物性参数。对于熔点温度较低的镓、伍德合金熔点热物性参数可用相变导热反问题的近似分析解求得,对于熔点温度较高的铅、锌的热物性参数可用数值计算与实验相结合的方法测定,并设计了相应的测试装置。测试所得的结果与文献数据吻合较好,误差小于15％,而且测量较简便,该方法可用于金属及合金相变条件下固、液相多个热物性的测试。图2,表1,参10。     

材料基因组工程专用数据库

材料数据具有多源、异构、高维等特点, 收集纷繁复杂的材料数据, 建立材料基因工程专用数据库, 是实现数据驱动的新材料研发的基础. 以材料数据的规范化表示、机器学习建模及模型跨域部署、材料数据隐私保护下的机器学习、利用知识图谱从材料数据库到知识库等材料基因专用数据库的若干核心技术为基础, 介绍了材料基因数据库平台的系统架构及实现、平台超算部署及运行. 最后以反钙钛矿负膨胀材料为例, 介绍了材料基因工程数据库平台从数据归档到机器学习建模, 再到逆向设计, 以及最终实验验证的整个流程.     

High-throughput experimental tools for the materials genome initiative

The materials innovation infrastructure in the materials genome initiative(MGI)consists of three major components:computational tools,experimental tools,and digital data.This article will review experimental tools for high-throughput,high spatial resolution measurements of several materials properties such as elastic modulus,thermal conductivity,specific heat capacity,and thermal expansion.Application of these tools on compositionvarying samples such as diffusion multiples can be used to quickly and efficiently obtain composition–phase–structure–property relationships for materials property database establishment.They can also be used in conjunction with theoretical modeling to find and explain unusual effects to improve the predictability of models.More micron scale resolution experimental tools are in development.These high-throughput tools will be an essential part of MGI.     

袋装物料搬运机器人动力学分析与仿真

鉴于动力学模型对系统仿真、控制系统设计的重要性,基于第二类拉格朗日方程对5自由度袋装物料搬运机器人进行动力学分析,建立动力学模型.采用 MATLAB编程求解动力学微分方程的解,基于 ADMAS虚拟样机平台进行动力学仿真,获得机器人各个关节加速度、驱动力、力矩曲线图.     

略谈西藏大学自编教材的建设与管理

文章通过对西藏大学教材建设的实践经验分析,认为西藏大学自编教材应从工作机制、机构和管理模式上进行大胆改革创新,才能编写出具有鲜明特色和受学生欢迎的教材。     

相似模拟实验材料的流固耦合参数测试

为了研究连续介质的流固耦合作用,在推导岩体力学和流体力学相似条件的基础上,确定了流固耦合相似模拟的准则,研制的以石蜡为胶凝剂的流固相似模拟实验材料,其耦合参数与原型相似,性质满足流固耦合相似模拟实验要求。通过神府矿区某矿1-2煤层开采的流固耦合相似模拟实验,研究结果表明:模拟所得出的采煤工作面上覆岩层的运动破坏及裂隙演化规律与现场一致,潜水渗流规律和其它参数也与原型相似。证明了实验材料的选取正确和耦合参数的确定合理。     

Recent progress and application of materials life cycle assessment in China

Progress in Natural Science(Chinese/English version) was founded by National Natural Science Foundation of China in 1991.The initial issue was published bi-monthly with the name of Progress in Natural Science——Communication of State Key Laboratories of China.In 1998,the journal changed its name toProgress in Natural sciences.Later in 1999,the journal started to publish monthly.Beginning in 2004,the journal was co-sponsored by National Natural Science Foundation of China and the Chinese Academy of Science...     

基于特定材料的冲击弹性波传播规律探析

为了更好地研究冲击弹性波在平台上的传播规律,选用特定的各向同性材料和各向异性材料搭建实验平台,探究冲击弹性波在平台上的传播规律。以环氧玻璃布层压板为各向异性材料,以有机玻璃厚板为各向同性材料,利用黏附在该特定材料上的PVDF传感器群,采集并分析不同厚板和层叠板在冲击条件下弹性波的传播规律。实验结果表明,在各向异性材料上,沿纤维排列方向的横波传播速度最快,纵波的传播速度最慢;各向异性材料层叠板的纵波传播速度远慢于该材料的层压厚板的纵波传播速度;沿特定角度设置的测试通道远离材料中心区域横波的传播速度较大。基于实验结果提出有利于隔冲材料上弹性波传递和扩散的材料组合方式,即设计隔冲复合材料时加入规则排布的高声波速率的纤维材料,将隔冲材料整体设计为分层结构并且在材料边缘设置一定数量的90°锯齿形结构。     

基于Rhodamine 6G与Ag纳米粒子包覆掺杂型复合材料的合成

为避免传统的湿化学法制备有机一金属纳米掺杂复合材料中热处理给材料性能带来的不良影响，提出了一种新的工艺方法．室温下制备出有机-金属包覆掺杂型三元系复合材料体系．实现了染料分子对金属纳米粒子完全意义上包覆的设想．用电镜(TEM)观测了复合材料样品的显微结构，并对其UV—Vis吸收光谱进行了测量，给出了该包覆掺杂型材料的结构模型，并用所给模型成功地分析了实验结果产生的机理、     

A study on light-aging resistance of instrument panel materials and bumper materials on the automobile

The light-aging test method commonly used in the automotive industry is utilized to carry out light- aging research on automotive instrument panel （IP） materials and bumper materials. On one hand, the impacts of common light-aging test methods on aging degree of automotive component materials are reviewed; on the other hand, the light-aging resistances of different component materials are compared. The results show that, for light-aging behavior of IP materials, the aging degree of the third test method is not severer than that of the second method, but it is severer than that of the first method. The light-aging resistance of IP material A is al- most the same as that of IP material B. With reference to light-aging behavior of bumper materials, the aging de- gree of three common test methods indicates that the aging degree of the sixth test method is not severer than that of the fourth method, but it is severer than that of the fifth method. The light-aging resistance of bumper material D is superior to that of bumper material C.     

铁路工程物资采购供应管理研究

铁路工程物资集中采购与管理对于我国铁路工程建设具有重要作用,本论文从物资管理的基本含义作为出发点,详细讨论了当前我国铁路工程物资采购管理中存在的问题,在此基础上,重点对铁路工程物资采购与供应管理的发展提出了建议与策略,构建了面向铁路工程的集中采购与供应管理模式环节,并从建立评价体系和风险防范机制两个角度详细探讨了铁路工程物资采购供应管理的发展建议,对于进一步提高我国铁路工程物资采购与供应管理水平具有一定借鉴意义。     

基于ANSYS的含缺陷压电陶瓷材料有限元仿真分析

利用Voronoi图增量式外存算法,在指定"代表性体积单元"(RVE)中完成海量三维压电陶瓷微观组织结构设计仿真.考虑实际压电陶瓷中缺陷可能的形态、尺寸、空间取向分布等几何参数,在ANSYS软件环境下用参数化程序设计语言APDL编程建立含缺陷压电陶瓷有限元仿真模型,实现网格的合理划分,实现三维含缺陷压电陶瓷微观组织结构加载的自动化.     

地下工程渗流场与应力场耦合的相似材料模拟

针对工程岩体中存在的渗流场与应力场耦合问题,在研制固液耦合实验材料的基础上制作了固液两相相似材料模拟模型,通过地下煤炭开采中渗流场与应力场耦合的相似材料模拟,得到了水在工程破坏岩体中的渗流以及岩体在渗流场作用下的破坏规律,确定了上湾保水采煤工作面的合理推进距离及基岩保护层的厚度。实验得出的结论和现场实践所取得的结论一致,进一步证实了实验的可靠性,这一实验的成功为以后研究渗流场与应力场的耦合开辟了新的途径。     

First-principles calculation of crystalline materials genome: a preliminary study

The US President Obama launched the Materials Genome Initiative on June 24,2011,aimed at speeding up the pace of discovering,developing,manufacturing,and deploying advanced materials by at least twice as fast as is possible at present,at a fraction of the cost with the help of existing advanced computer technology.According to the authors’understanding to the event,this article will first give a brief discussion on the origin of material genome,its scientific implication,research significance,and the far-reaching influence of materials genome study to the developments of materials science and human society.Then,the subsequent contents will introduce the research progresses of the related works carried out by the authors’research group over the last decade,on the first-principles studies of crystalline materials genome.The highlights are focused on the method implementations for configuration optimization of lattice structure,first-principles calculations of various physical parameters on elastic,electronic,dielectric,and thermodynamic properties,and simulations of phase transition and particle transport in solids.The technical details for extending these methods to low-dimensional crystalline materials are also discussed.The article concludes with an outlook on the prospect of materials genome research.