计算材料学


学科介绍

计算材料学是材料科学与计算机科学的交叉学科,是一门正在快速发展的新兴学科,是关于材料组成、结构、性能、服役性能的计算机模拟与设计的学科,是材料科学研究里的“计算机实验”。它涉及材料、物理、计算机、数学、化学等多门学科。

development_of_potential

计算材料学主要包括两个方面的内容:一方面是计算模拟,即从实验数据出发,通过建立数学模型及数值计算,模拟实际过程;另一方面是材料的计算机设计,即直接通过理论模型和计算,预测或设计材料结构与性能。前者使材料研究不是停留在实验结果和定性的讨论上,而是使特定材料体系的实验结果上升为一般的、定量的理论,后者则使材料的研究与开发更具方向性、前瞻性,有助于原始性创新,可以大大提高研究效率。因此,计算材料学是连接材料学理论与实验的桥梁。


授课老师


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