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材料科学学科知识体系构建
目录
一、内容综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
1.1材料科学领域的范畴与重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
1.2知识体系构建的理论基础与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
1.3教育背景及学科发展驱动力．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
1.4本报告/选题的核心目标与研究框架．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
二、材料科学的知识领域划分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
三、基础理论支撑框架．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
3.1物质构成层次理解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
3.1.1原子与分子结构原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
3.1.2超分子组装与结构调控．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
3.1.3材料体系的构筑规律．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
3.2基础物理化学原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
3.2.1相变动力学规律．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26
3.2.2材料热力学平衡关系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29
3.2.3固体缺陷与扩散作用机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32
3.3量子力学与计算模拟．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35
3.3.1电子结构计算方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39
3.3.2分子动力学模拟技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42
3.3.3第一性原理计算应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43
四、知识表征与模型化研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44
4.1跨尺度表征方法整合．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46
4.1.1结构表征技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47
4.1.2性能表征技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50
4.1.3制备工艺表征技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51
4.2材料行为预测模型构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55
4.2.1经验与半经验关系式推导．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60
4.2.2基于数据挖掘的可靠性预测．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62
4.2.3多尺度模型耦合技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．66
4.3可视化与信息图谱构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．69
4.3.1材料结构与性能三维可视．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．71
4.3.2材料信息网络化组织．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73
4.3.3知识关联图谱构建软件与工具．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．76
五、边缘学科交叉与融合．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．77
5.1交叉学科的物质基础支撑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．78
5.1.1计算机科学与材料模拟结合．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．81
5.1.2生命科学与生物医学材料融合．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82
5.1.3人工智能在材料设计中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84
5.2跨领域研究的新范式探索．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．87
5.2.1设计驱动型材料创新路径．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．94
5.
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