計算材料學


學科介紹

計算材料學是材料科學與計算機科學的交叉學科,是一門正在快速發展的新興學科,是關于材料組成、結構、性能、服役性能的計算機模擬與設計的學科,是材料科學研究里的“計算機實驗”。它涉及材料、物理、計算機、數學、化學等多門學科。

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計算材料學主要包括兩個方面的內容:一方面是計算模擬,即從實驗數據出發,通過建立數學模型及數值計算,模擬實際過程;另一方面是材料的計算機設計,即直接通過理論模型和計算,預測或設計材料結構與性能。前者使材料研究不是停留在實驗結果和定性的討論上,而是使特定材料體系的實驗結果上升為一般的、定量的理論,后者則使材料的研究與開發更具方向性、前瞻性,有助于原始性創新,可以大大提高研究效率。因此,計算材料學是連接材料學理論與實驗的橋梁。


授課老師


Lecture Main Content Resource Homework
1 Simulation methods under different scales. Lecture01.pdf
2 Potential energy functions in molecular dynamics. Lecture02.pdf Q A
3 Key points of MD simulation. Lecture03.pdf
4 Write your own simple MD program in Python

Sample scripts:

*Van der waals Interaction(01_van_der_waals.py)

*Calculate acceleration(04_acceleration.py)

Lecture04.pdf Q A
5 Brief introduction of Linux. Lecture05.pdf
6 Installation of LAMMPS Lecture06.pdf Q A
7 Lattice constant calculation Lecture07.pdf
8 Models construction Lecture08.pdf Q A
9 Definition and calculation of bulk modulus and elastic constants

Sample scripts:

*Cu bulk modulus using LJ potential (in.modulus_lj)

*Cu bulk modulus using EAM (in.modulusEAM)

*Python binding energy curve fitting(Bulkfit.py)

Lecture09.pdf
10 Projects demonstration Lecture10.pdf
11 Thermal conductivity

(in.heat in.mp  in.heatflux)

Lecture11.pdf
12 Surface energy & tensile stress of graphene

(stretch E_sur E_vac)

Lecture12.pdf
13 Melting, Li intercalation S

(Cu Cv Cu melt Cu_expension  Li2S)

Lecture13.pdf
14 ...
- Lammps 2019 source code in tarball format lammps2019-stable.tar.gz
- Examples: MD simulations via python. MD_ex_python.rar
- Alternative topics. Ex_Ni_lattice
- Brief introduction of Materials Genome Initiative.
- A script for file type conversion. convert.rar
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