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【行业动态】美国:高性能计算助力新材料研发

12月16日 12:00 分享到:

美国能源部(DOE)“用于材料的高性能计算”项目正在开展第一轮概念文件征集,旨在通过利用高性能计算、 建模、 仿真和数据分析,解决在严苛复杂的能源应用环境中表现良好的新材料或改性材料,所面临的开发、完善及验证等环节的关键挑战。DOE相关办公室及其关注的重点方向如下。
1) 化石能源办公室
预测化石燃料发电厂中特定恶劣环境(如高温或腐蚀性环境)中的材料行为;
探索材料行为退化动力学;
改善合金性能;
克服新材料生产从克到千克、从千克到吨的规模化障碍;
提高对氧化、腐蚀、电化学相互作用等关键重点领域的详细过程的理解;
用高熵合金(High Entropy AlloysHEA)克服制造元件的障碍;
减少材料鉴定和认证时间的建模和仿真工具(ASME 代码材料)。
2) 燃料电池技术办公室
提高电催化剂的性能和耐用性,如燃料电池和电解槽中的无铂族金属催化剂;
改进先进水解技术的材料和界面,包括电化学、热化学和光电化学方法;
开发机器学习功能以预测新材料,如用于储氢,不含铂族金属的电催化剂,膜分离器和能量转换器(如用于光电化学氢的半导体、用于热化学氢的氧化还原材料);
改善对复杂系统中相互作用的理解和建模(如在基于材料的储氢系统和基于材料的水分离系统中,氢释放反应期间,对材料性质变化、质量传输和热管理等进行耦合,并对氧释放反应建模提出额外需求)。
3) 车辆技术办公室
根据组成、冷却速率和热处理预测铸造材料的微观结构;
提高合金在高温(330~1100之间)下的机械性能;
利用机器学习和数据分析来甄别有潜力的新材料(如汽车用轻质结构材料);
开发用于不同材料接头的工艺结构模型(如汽车装配时,先进高强度钢、 AlMg、碳纤维复合材料之间的粘合);
模拟上述四种材料的粘合剂的老化,以及在汽车使用寿命期间的相应性能(粘合状态如何演变)。
 

                                          (中科院武汉文献情报中心供稿)