组合材料芯片技术在新材料研发中的应用

 组合材料芯片是高通量材料实验技术的重要组成部分,可实现在一块较小的基底上,通过精妙设计,以任意元素为基本单元,组合集成多达10~10⁸种不同成分、结构、物相等材料样品库,并利用高通量表征方法快速获得材料的成分、结构、性能等信息,以实验通量的大幅度提高带来研究效率的根本转变,实现材料搜索的"多、快、好、省"。组合材料芯片技术经历了20 年的发展与完善,已形成一系列较为成熟的材料制备技术与表征方法。本文列举多年来涉及微电子材料、磁性材料、光电材料、能源材料、介电材料、催化材料、合金材料等15 个领域中较为成功的应用案例,以展示组合材料芯片技术在加速新材料发现、材料和器件性能优化、以及基础物理研究中的突出作用及效果。     

组合材料芯片技术应用最新进展——新型合金材料的快速发现和优选

综述了国内外在组合材料芯片技术研究和应用领域的最新进展。近年来,随着微小样品的结构和成分检测系统、纳米压痕测试系统等的发展,先进组合材料芯片技术在合金材料研究领域的应用日益深入,包括精细相图研究、合金的力学/磁学/耐蚀性能等研究,充分展示了组合方法在新型合金材料研发进程中所表现的快速和高效双重特点。     

基于案例教程的计算机课程教学方法探析

本文分析了案例教程教学方法探究的必要性。提出了一种符合人类认识事物基本规律的基于案例教程的计算机课程教学方法,并用实例阐述了其关键步骤。最后指出案例教程选取的基本原则,提出对改进教学方法的展望。     

材料设计：材料科学的发展趋势

材料设计的提出是材料科学发展的一个里程碑，是材料科学方法论的一次革命．本文讨论材料设计的概念，材料设计的各个组成部分及其相互关系，材料设计的发展现状，材料设计前景展望等．材料设计的基础是材料物性数据库，材料设计的理论和模型需用量子化学、固体物理和宏观系统工程知识．现代微观分析技术和人工智能计算机的发展使材料设计真正成为可能．梯度功能材料的发展是材料设计成功的一个实例．材料设计的发展必将大大缩短新材料的研制周期，从而带来巨大的社会、经济效益．     

边界条件对双模量叠层板大挠度弯曲的影响

本文用动力松弛法(DRM)求解了两层正交铺设双模量叠层方板在三种边界条件下的非线性弯曲问题。文中对DRM的阻尼系数的确定方法作了改进;指出了使用Bert模型计算各点的刚度时应考虑该点曲率的各种组合情况;给出了受正弦载荷和均布载荷作用的两种双模量复合材料叠层板的数值结果,得出了一些有用的结论。     

液态金属高性能冷却技术:发展历程与研究前沿

 "热障"问题已经成为阻碍高端电子芯片和光电器件向更高性能发展的重要挑战,发展高性能芯片冷却和热管理技术迫在眉睫。作为一大类新兴的热管理材料,液态金属在对流冷却、热界面材料、相变热控等领域均带来了观念和技术上的巨大革新,打破了传统冷却技术的性能极限,给大量面临"热障"难题的器件和装备的冷却提供了全新解决方案,有望在国防、航空航天、能源系统及民用电子设备等领域的冷却与热管理系统中发挥重要作用。本文回顾了液态金属先进冷却技术的发展历程,主要包括液态金属对流冷却技术、液态金属热界面材料、液态金属（低熔点金属）相变储能与热控技术、基于液态金属的复合冷却技术等;梳理了液态金属冷却技术中的关键科学与技术问题和面临的挑战。     

PbTiO_3-CoFe_2O_4磁电材料样品库的同步辐射X射线衍射结构分析

用高分辨微区同步辐射X射线衍射研究了PbTiO3-CoFe2O4组合材料样品库晶体结构随成分的变化,发现在80%PbTiO3成分附近存在着一个由外延应力引起的狭窄立方相区.分析表明,正是此相区的存在造成了该区域介电常数、非线性介电常数和磁电系数异常的增大.     

PbTiO3-CoFe2O4磁电材料样品库的同步辐射X射线衍射结构分析

用高分辨微区同步辐射X射线衍射研究了PbTiO3-CoFe2O4组合材料样品库晶嵌：结构随成分的变化，发现在80％PbTiO3成分附近存在着一个由外延应力引起的狭窄立方相区．分析表明，正是此相区的存在造成了该区域介电常数、非线性介电常数和磁电系数异常的增大．     

板材合理下料

以天津客车厂ＴＪ－６２０Ｂ型汽车冲压件材下料问题为例，根据线性规划和组合原理，采用逐级优化的设计思想，建立了数学模型并研制计算机软件，得出优化套裁下料方案，原材料利用率从８０％提高到９４．７９％。     

组合化学：新药创制的高效方法与技术

阐述了一种新药创制及绿色化学的高效方法与技术——组合化学的起源、现状、建库及活性物鉴别表征,固相与液相组合合成,介绍了各种分析手段在大规模组合化学与高通量群集筛选中的应用。讨论组合化学信息与计量学的应用：估计合成收率,预测产物活性。说明了绿色组合化学能充分利用资源和原料,节省人力和时间。将组合化学与药物设计相结合,可望高效寻找到理想新药。同时还扼要交流了实验室完成的工作,并对组合化学发展作出展望。     

建筑材料物化环境状况的定量评价

针对建筑材料造成的严重环境问题 ,运用生命周期评价方法 ,建立了建筑材料生命周期的评价体系和评价模型 ;并选择水泥、钢材和平板玻璃 3种在建设领域用量较大的建筑材料 ,研究 3种材料物化过程的环境影响 ,即材料在原材料获取阶段、生产阶段和运输过程产生的直接环境影响 ,以及由于使用能源而造成的间接环境影响。模型以物化环境影响负荷和资源耗竭系数作为衡量建筑材料环境影响大小的因子。评价结果表明 ,3种建筑材料的物化环境影响中 ,钢材最大 ,平板玻璃其次 ,水泥最小。该结果可作为建筑工程环境影响评价的基础数据 ,用于建筑工程生命周期环境影响评价和相关方的决策     

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...     

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。     

CDCRM降低材料消耗保证体系

用系统方法降低材料消耗,提出CDC 循环与CDCRMl 体系两个模型.在广泛实践的基础上,进而探计CDCRM 降低材料消耗保证体系,指出对它的研究开辟了管理科学的一个新领域.     

硅基半导体光电子材料的第一性原理设计

具有特定功能的半导体材料的计算设计，是计算材料科学的一个重要研究领域．由于半导体的诸多性质取决于价带顶和导带底的电子态及其中的载流子分布，因此带隙的大小和能带极值的对称性便成为半导体材料设计最受关注的问题．为了进一步解决硅基光电子集成（OEIC）技术发展的瓶颈．设计具有直接带隙特性的硅基新材料并使其成为有效的光发射体，是一项富有挑战性的工作．本文在分析大量半导体能带结构的基础上，给出类sp系列半导体由间接带隙过渡到直接带隙的主要物理机制，并以对称性概念、芯态效应和电负性差效应为基础，提出一种新的直接带隙半导体材料设计方案．根据这个方案所表达的设计思想，我们对当前十分受关注的硅基光发射材料进行了计算设计．结果发现，用VI族元素在硅生长时进行周期性插层的、具有正交和四角点群对称性的人工微结构材料VIA／Sim／VIB／Sim／VIA具有直接带隙特性．其中当m=5或奇数时，材料有四角结构对称性，而m=6或偶数时是正交结构对称性．VI“。。是在〈001〉生长方向生长的单层VI族元素．这类材料的优点在于可自然地与硅实现晶格匹配，与微电子技术相兼容，并可较容易的用现行的MBE、MOCVD或UHV-CVD生长方法实现．预期这类新材料及其相应器件的研制开发．将大大开拓全硅OEIC和硅光子集成（PIC）技术的进一步发展．     

Self-assembly of nanoparticles into structured spherical and network aggregates

Multi-scale ordering of materials is central for the application of molecular systems in macroscopic devices. Self-assembly based on selective control of non-covalent interactions provides a powerful tool for the creation of structured systems at a molecular level, and application of this methodology to macromolecular systems provides a means for extending such structures to macroscopic length scale. Monolayer-functionalized nanoparticles can be made with a wide variety of metallic and non-metallic cores, providing a versatile building block for such approaches. Here we present a polymer-mediated 'bricks and mortar' strategy for the ordering of nanoparticles into structured assemblies. This methodology allows monolayer-protected gold particles to self-assemble into structured aggregates while thermally controlling their size and morphology. Using 2-nm gold particles as building blocks, we show that spherical aggregates of size 97 +/- 17 nm can be produced at 23 degrees C, and that 0.5-1 microm spherical assemblies with (5-40) x 10(5) individual subunits form at -20 degrees C. Intriguingly, extended networks of approximately 50-nm subunits are formed at 10 degrees C, illustrating the potential of our approach for the formation of diverse structural motifs such as wires and rods. These findings demonstrate that the assembly process provides control over the resulting aggregates, while the modularity of the 'bricks and mortar' approach allows combinatorial control over the constituents, providing a versatile route to new materials systems.     

机器人软体材料研究进展

 机器人软体材料分为软体驱动材料和软体感知材料,在仿生机器人中分别起到效应器与感受器的作用。故在制造仿生机器人时,软体材料的开发越发重要。本文概述了机器人软体材料与软体机器人概念上的差异,按照软体驱动材料和软体感知材料分别综述了机器人软体材料的发展动态,并探讨了这两类重要的机器人软体材料研发方面挑战及趋势。     

相变储热材料应用研究进展

相变储热材料研究与开发是一个新兴的领域,系统地介绍了各类相变储热材料的特点、制备方法及实际应用,概括了固-液、固-固相变材料特性及应用上的不足和解决方法,对相变储热材料的应用前景和研究进展进行了综述.     

A preliminary investigation on materials informatics

The concept of materials informatics is presented and expounded for the first time. Main tasks and research areas of materials informatics are listed and stated.The significance of developing materials informatics is discussed. Suggestions for developing this new discipline are put forward.     

左手材料和磁性材料交替排列结构中的角度特征分析

利用4×4传递矩阵的方法,计算了含左手材料和磁性材料的多层结构的磁光科尔效应,分析了科尔旋转角和优值系数随层厚、左手材料磁导率、介电常数的变化关系.左手材料的反常共振传递特性使得薄的磁性膜可以产生大的磁光科尔效应,有望在磁光记录、完美隐身中发挥重要作用.