收到一位材料學院老師的邀請，本科軟體工程，不大懂材料學與計算機模擬之間的聯繫，請問能簡要告訴我一下，計算機模擬在材料學中的應用是什麼呢？謝謝各位啦

這個問題我覺得我可以來回答一下~

希望我的回答能得到你們的贊~

在我研究生入學的時候我導師正好弄出了一個具有優異性能的新型材料，但是僅僅從實驗數據以及實驗現象出發並不能從機理上解釋這種材料的優異性能，所以我背負著艱巨的任務上場了（有幸的成為了實驗組裡唯一一個做計算機模擬的人）。

第二年，沒有辜負導師的信任，將這個機理解釋清楚了（但是投稿過程有點艱辛，文章直到第三年才接收~Nuclear Fusion審稿人對我進行了4輪審稿~）

解釋完機理後，我又在實驗以及我之前的研究基礎上對這種材料進行了進一步的預測（即怎麼樣使我們的這種新型材料變得更好），預測結果我們正在做實驗看能否驗證，而這部分預測工作上個月有幸被Journal of Nuclear Materials 期刊接收發表（這個投稿比較順利）：

我們核領域的研究比較冷門，所以這兩個期刊的IF都不高，但這兩個期刊都是我們核領域的top期刊，1月分的中科院新分類（不知道當不當真），這兩個期刊都是分為大類一區了~

另外我的所有模擬都是使用LAMMPS（分子動力學模擬軟體）完成

總的來說計算模擬最重要的就是解釋實驗機理以及預測實驗~

最後借寶地推廣下我的公眾號：LAMMPS愛好者

覺得我的回答可以的話，麻煩給個贊~謝謝~

計算機模擬是材料學的一種途徑。方法是基於計算機模擬對材料的組成、微觀結構、成分、工藝以及性能進行模擬。以前材料學的研究主要是理論模型(基於熱力學等理論)和實驗方法，後來隨著計算機技術的發展，出現了兩種新的方式，計算材料學和材料信息學。其中計算材料學包括了第一性原理、分子動力學、緊束縛模型、相場以及有限元等，也有融合起來的集成計算材料科學與工程，後來變為材料基因組的一部分。隨著AI和計算機算力的提升，以及材料數據的急劇增加，出現融合材料學知識與計算機技術的材料信息學material informatics。

計算機模擬在材料學中的應用比較多，這裡粗略地按照材料研發到量產的階段簡單介紹一下

1 發現新材料。主要有兩類方式，一類是根據元素組成，採用uspex或者Calypso等軟體進行材料的結構預測，大概能夠行成什麼材料。第二類是基於material。informatics根據需求去篩選新材料或者發現新材料。

2 材料研究。結合第一性原理軟體，比如vasp、Gaussian、castep、Nanodcal、RESCU等對材料的原子尺度的性質進行計算，比如能帶、homo、lumo、波函數等原子尺度的性質，結合分子動力學計算可以通過統計學知識轉化為宏觀量的性質。結合相場或者kmc、ca、lb等方法計算微觀組織，比如晶界、析出等微觀組織演變。結合有限元ANSYS、ABAQUS等計算力學性質，疲勞分析等。上述亦可以用於工藝的研究和分析。具體應用的軟體數目、順序等根據選擇的行業不同而不同，比如結構材料就需要相圖之類的，功能材料則不需要。

3 工藝研究。同2。

4 小試、中試、工藝放大。進行材料優化。

5 量產。良率提升和失效分析。

基本上這麼多吧

想問下您去了嗎，我最近也被這個問題困擾，我本科也是軟工，這個和材料中的計算機模擬有關係嗎

MATLAB 做過一些計算，擴散模擬什麼的

JMatPro 這個是用來模擬金屬合金性能的

ANSYS 用處大了，各個學科都用，個人用來做過熱應力分析

從原理上建模檢驗材料研發，製造的可行性，性能

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