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材料基因工程典型材料有哪些应用?
点击次数:1497 发布时间:2017-11-01 返回

材料基因工程典型材料有哪些应用?

概述

为了加速美国新材料的发展,提升美国制造业的竞争力,2011 6 月,美国总

统奥巴马宣布了材料基因组计划(MGI),主要目的是将先进材料的发现、开发、制造和

使用的速度提高一倍,研发成本降低一半。

材料基因工程的主要任务是构建高通量计算、高通量制备与表征和专用数据库等三

大平台。研发多尺度集成化高通量计算方法与计算软件、高通量材料制备技术、高通量

表征与服役行为评价技术,以及面向材料基因工程的材料大数据技术等四大关键技术,

形成材料创新发展的技术基础,实现新材料的研发由 试错法 理论预测 / 实验验证

模式的转变,从而降低新材料研发成本、缩短研发周期。通过材料基因工程关键技术在

能源材料、生物医用材料、稀土功能材料、催化材料以及特种合金等支撑制造业和

高新技术发展的典型材料上的验证性示范应用,加速材料的研发和应用,推动材料基因

工程关键技术的发展。

 

材料基因工程典型材料有哪些应用?

在过去五年中,美国能源部(DOE)、国防部(DOD)、国家科学基金会(NSF)、

国家标准与技术研究所(NIST)以及美国宇航局(NASA)在内的联邦机构,已经在资源

和基础设施方面大力投入支持该项计划。美国在典型材料重点示范应用领域已取得了一

系列的成果。

航空航天高性能材料领域示范应用

美国国防部 kong jun 研究实验室、通用电气航空集团以及洛克希德马丁公司(Lockheed

Martin)合作,通过将过程模拟与机械分析相结合,以更低的成本、更短的周期设计出新

型飞机部件。

美国国防部 kong jun 研究实验室的科研人员成功研发了一种自动化系统,可以实现材料

创建、测试材料属性、结果评估以及执行下一个zui佳实验等功能。利用这种自动化系统

可以显著加快研发速度,从而了解如何更好地生产应用于飞机领域的碳纳米管等高性能

材料。

能源材料领域示范应用

美国国防部 lu jun 研究实验室通过广泛与学术以及工业领域的研究人员合作,建立了

材料多尺度研究企业 ”,重点开发新材料以满足未来*的需求。其中,犹他大学领导

电子材料多尺度建模 重点专注于电池与电子领域的研究应用。

美国可再生能源实验室领导的能源前沿研究中心通过 下一代设计材料 计划,来识

别和测试环境友好的钙钛矿太阳能材料替代品。通过与麻省理工学院能源前沿研究中心

合作成功对六种候选材料进行了表征,其中两种新材料表现出了优良的属性。

美国能源部通过资助加州大学伯克利分校,建立了 材料项目 ”。该项目主要包括通

过高性能计算和先进理论工具来确定新材料,以及预测新材料的属性,zui终建立了一个

开放数据库。研发人员可以充分利用数据库信息,设计应用于清洁能源领域的新材料。

复合材料领域示范应用

美国橡树岭国家实验室通过建立“制造示范工厂”,将模拟、材料表征以及原位过

程监控紧密结合在一起。该示范工厂将有利于推动低成本碳纤维复合材料在汽车领域的

商业应用。

医用材料领域示范应用

国家标准与技术研究所、西北大学、芝加哥大学以及阿贡国家实验室合作,共同建

立了“分层材料设计中心”。研发人员开发了材料创新基础设施中的关键组件,实现航

空航天、电子和医疗保健等领域新材料的设计制造。

功能材料领域示范应用

在美国国家科学基金会以及能源部的资助下,威斯康星大学麦迪逊分校的研发人员,

利用实验与计算方法,成功设计出兼具金属键和极性键两种特性的多功能材料。此种新

材料在未来设备中,可以充分发挥电性、磁性以及光学功能。

稀土材料领域示范应用

美国能源部关键材料研究所依靠材料基因组的方法加速发现、开发稀土替代品(高

效照明的新型磷光体)。

 

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