计算机在材料科学与工程中的应用

材料与化工学院

2012级材料科学与工程一班

课程作业：计算机在材料科学中的应用 学生姓名： 张 硕

学生学号： 20120413310040 授课老师： 陈大明

摘要

VASP是维也纳大学Hafner小组开发的进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟软件包。它是目前材料模拟和计算物质科学研究中最流行的商用软件之一。（1） 它在材料学中有广泛的运用，具有很高的使用价值。Vasp仍在不停开发中，有更多更有用的功能将会被人们开发，这会使人们对材料的研究更加透彻。

关键词

Vasp 电子结构计算和量子力学-分子动力学 材料模拟 物质科学

一．简介

VASP是维也纳大学Hafner小组开发的进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟软件包。它是目前材料模拟和计算物质科学研究中最流行的商用软件之一。Vasp是基于castep（ Cambridge Sequential Total Energy Package 的缩写是一个基于密度泛函方法的从头算量子力学程序）1989版开发的。

VASP通过近似求解S

《计算机在材料科学与工程应用》

上机作业

授课教师：田培静

专业班级：材科1108

1、2012年，美国康宁公司开发的一种新型可弯曲玻璃，其厚度仅0.1 mm，平整度非常高、可绕曲，能够像布一样卷起来。该玻璃代表着玻璃行业发展的新趋势，未来主要应用于智能手机、平板电脑、弯曲显示屏、太阳能电池及电子印刷等方面，有着广泛的市场前景。现在需要利用“ISI Web of knowledge”平台查找该玻璃的相关文献，并完成文献分析综述，提出研究思路。(20分) 具体要求：

(1)、利用ISI Web of knowledge平台检索，并对检索过程进行截图 (2)、Endnote数据库的建立，并对参考文献进行管理 (3)、下载核心期刊论文全文 (4)、下载核心专利全文

(5)、完成~500字左右的检索报告，并按照《Nature》杂志的要求导入参考文献 (6)、将所选用的参考文献导出成“*.html”文件 答：（1）ISI Web of knowledge平台检索

点击保存至EndNote

(2)、Endnote数据库的建立，并对参考文献进行管理

（3）下载核心期刊论文全文

（4）下载核心专利全文

（5）完成~50

计算机在材料科学中的应用

材料科学：以材料的组成、结构、性能、制备工艺和使用性能以及它们之间相互关系为研究对象的一门科学。这也是材料研究者的共同使命。材料科学的四个要素包括：成分、组织、性能、合成/制备。

计算机在材料科学中的应用领域：1.计算机用于新材料的设计2.材料科学研究中的计算机模拟3 材料与工艺过程的优化及自动控制4 计算机用于数据和图像处理 5 计算机网络在材料研究中的应用

材料设计是指通过理论与计算预报新材料的组分、结构与性能，或者通过理论与设计来“订做”具有特定性能的新材料，按生产要求设计最佳的制备和加工方法。主要是利用人工智能、模式识别、计算机模拟、知识库和数据库等技术, 使人们能将物理、化学理论和大批杂乱的实验资料沟通起来, 用归纳和演绎相结合的方式对新材料的研制作出决策, 为材料设计的实施提供行之有效的技术和方法。 计算机模拟利用计算机对真实系统模拟实验、提供模拟结果，指导新材料研究，是材料设计的有效方法之一。材料设计中的计算机模拟对象遍及从材料研制到使用的过程，包括合成、结构、性能制备和使用等。计算机模拟是一种根据实际体系在计算机上进行的模拟实验。通过将模拟结果与实际体系的实验数据进行比较, 可以检验模型的准确性,

计算机在材料科学中的应用教学大纲(无机)

材料科学与工程学院本科课程教学大纲

计算机在材料科学中的应用教学大纲(无机)

课程名称：计算机在材料学中的应用 课程编码：02100080 英文名称：Application of computer in material science & engineering

学 时：24学时 学 分：1.5学分 开课学期：第六学期

适用专业：无机材料非金属、材料物理专业 课程类别：必修 课程性质：专业基础课

先修课程：高等数学、线性代数、普通物理

教 材：《材料科学与工程中的计算机技术》 樊新民等编著 中国矿业大学

一、课程性质及任务

本课程是材料学无机非金属材料专业的主要专业技术基础课程。

课程教学所需达到的目的是了解在材料科学领域的需要应用计算机解决的问题。掌握计算机应用中经常采用技术手段的工作原理、性能和特点。掌握材料研究、材料制备、材料工程中可以运用计算机解决问题的的基本方法。在实验中介绍典型、常用的计算机处理软件、认知常见的计算机接口、传感器、信号数据处理技术，对一般无机非金属

实验课程名称： 计算机在材料科学中的应用

实验项目名称 实验者 同组者 用Materials Studio计算简单材料的能带 张翅腾飞 专业班级 xs1101 实验成绩 组别 实验日期 2014年5月7日 第一部分：实验分析与设计（可加页） 一、实验内容描述（问题域描述） 用Materials Studio计算简单材料的能带（如C纳米管、PbTiO3等典型的钙钛矿结构） 二、实验基本原理与设计（包括实验方案设计，实验手段的确定，试验步骤等，用硬件逻辑或者算法描述） 一、能带结构 能带结构是目前采用第一性原理(从头算abinitio)计算所得到的常用信息，可用来 结合解释金属、半导体和绝缘体的区别。能带可分为价带、禁带和导带三部分，导带和价 带之间的空隙称为能隙 二、MM、MD基础理论 1、第一性原理 第一原理方法在理论上已经能解决所有问题但计算量太大，计算机资源有限，原子数 目较多时，如高分子、蛋白质、原子簇以及研究表面问题、功能材料或材料的力学性能等， 实际上难以完成计算为此， 发展了分子力学(Molecular Mechanics, MM)与分子动力学 (Molecular Dyna

《计算机在材料科学中的应用》上机指导书 计算机在材料科学中的应用》
材料学院
实验目录
学时） 实验一 方程求根 （2 学时） ................................................................. 2 线性方程组求解（ 学时） 实验二 线性方程组求解（2 学时） ....................................................... 5 学时） 实验三 最小二乘法曲线拟合及回归分析数值计算 （4 学时）.....10 插值计算（ 学时） 实验四 插值计算（2 学时） .................................................................15 实验五 传热学计算机分析 （2 学时） ...............................................17 学时） 学时） 实验六 相图热力学计算 （4 学时） ...................................................19 学时） 实验七 互联网在材料科学中的应用 （2 学

《计算机在材料科学中的应用》上机指导书 计算机在材料科学中的应用》
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实验目录
学时） 实验一 方程求根 （2 学时） ................................................................. 2 线性方程组求解（ 学时） 实验二 线性方程组求解（2 学时） ....................................................... 5 学时） 实验三 最小二乘法曲线拟合及回归分析数值计算 （4 学时）.....10 插值计算（ 学时） 实验四 插值计算（2 学时） .................................................................15 实验五 传热学计算机分析 （2 学时） ...............................................17 学时） 学时） 实验六 相图热力学计算 （4 学时） ...................................................19 学时） 实验七 互联网在材料科学中的应用 （2 学

2013级硕士生“计算机在化学与材料科学中的应用”试题

二、下载美国专利各一篇并附首页。(20分)

三、阐述超星、书生之家图书的各三种下载方法及转换为PDF文件的方法。（20分）

超星图书的下载方法： 方法一：

①从校园超星检索入口 ； ②打开ssdownlist ；

③在超星图书馆输入关键词检索到你所需要下载的书；

④在书名上右击显示该书的URL 地址，点击鼠标右键复制URL； ⑤点击ssdownlist，点击\生成BE任务\，点及\运行BE\再下载就可以下载了。

方法二：

找到你所需要下的书链接->点鼠标右键/复制快捷方式->将其粘贴到浏览器的地址栏中->在其后添加上&candownload=1&canprint=1&downloadreg=0->按回车键即可启动超星下载了。

方法三：

①使用正版超星阅读器，先在阅读器中找到书名，或ss号；

②打开一个IE窗口，输入http://218.56.144.35/bookhtm/index.asp； ③在搜索框输入书名，找到该书点下载。

转换成PDF的方法：

①首先安装“Adobe Acrobat 7”，会在“打印机和

中国科学院研究生院材料工程领域全日制

工程硕士研究生培养方案

(2009年7月)

一、培养目标与要求

面向社会需求和科技前沿，培养适应社会主义建设和工程技术发展与创新需要的，掌握材料工程领域相关学科专业基础知识与基本技能，具有创新意识和独立承担并解决工程实际问题能力的开拓型、复合型高层次工程技术和工程管理人才。具体培养要求如下：

1.工程硕士专业学位获得者应较好地掌握马克思主义、毛泽东思想和邓小平理论；拥护党的基本路线和方针、政策；热爱祖国，遵纪守法，具有良好的职业道德和创业精神，积极为我国经济建设和社会发展服务。

2.应具有坚实的必要的材料科学与工程理论基础和系统宽广的专业知识；掌握解决材料科学与工程问题的先进技术方法和现代技术手段；了解本领域的发展动向，具有解决工程问题或从事新材料、新产品、新工艺、新设备的研制和开发的能力；具有独立担负专门技术工作和较强的自我提高的能力，经过实际工作的锻炼，具备高级专业技术职务人员应有素质水平。

3.基本掌握一门外语，能够熟练地阅读专业领域的外文资料。 4.具有必要的管理和市场经济知识。 二、学习年限

实行弹性学制和学分制。学习年限一般为3年，最长不超过4年。 三、课程设置

课程设置原则：课程设置遵循先进

EBSD及其在材料科学领域中的应用

1 EBSD的发展过程

电子背散射衍射(EBSD)的历史应追朔至1928年Kikuchi在透射电镜中观察到的条带状衍射花样，即菊池线，不过这种菊池线是透射电子形成的。直到1954年，Alam，Blackman和Pashley同样利用透射电镜，用胶片记录了解理LiF，KI，NaCl，PbS2晶体的大角度菊池花样，这是第一次严格意义上的电子背散射衍射。1973年，Venables和Harland在扫描电镜上用电子背散射衍射花样对材料进行晶体学研究，开辟了EBSD在材料科学方面的应用。20世纪80年代后期，Dingley使用荧光屏和电视相机接收与采集电子背散射衍射花样。20世纪90年代，实现了花样的自动标定。随着数码相机、计算机和软件的快速发展，现在的商品EBSD实现了从花样的接收、采集到标定完全自动化[1]。每秒能获得多于100帧的菊池花样及标定结果，广泛用于地质、微电子学、材料科学等方面[2]。

2 EBSD分析技术的基本原理

入射电子束进入样品，由于非弹性散射，使之在入射点附近发散，成为一点源。在样品表层几十个纳米的范围之内，非弹性散射所引起的能量损失一般只有几十电子伏特，这与几万伏的电子能量比较起来是一个