MaterialsStudio教程
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在1990年和1992年，先后召开了以计算机辅助设计新材料开发为主题的第一、第二届国际会议，同时诞生了与材料设计有关的国际性杂志，如英国物理学会的“Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering”和荷兰的“Computational Materials Science”等。同时在日本的一些大学的材料系中开始设置与材料设计有关的课程。在美国，美国国家标准和试验研究院、麻省理工学院等研究院所和大学在材料设计方面作出了突出的贡献。
本教程说明了怎么创建一个项目，在本章随后的其他教程中用到了所建立的项目。
1. 启动Materials Studio
从Windows“启动”菜单中选择“程序”|Accelrys MaterialsStudio 4.0|Materials Studio。
如果在桌面上有Materials Studio图标，也可以通过双击图标来启动Materials Studio。在启动Materials Studio时，首先会出现一个所谓的欢迎界面(Welcome to Materials Studio)，必须创建一个新的项目或从对话框中载入一个已经存在的项目。
为了尽可能容易的管理文档，在MS中使用项目的概念，在使用MS过程中，可以通过使用Project Explorer(项目浏览器)来查看和管理项目数据。MS系统允许你save (存储)、reload (载入)、share (共享) MS项目，并且可以向其他用户发送数据和结果，无论是以单独文档还是完整的项目都可以。
二、计算机材料设计的专家系统
计算机材料设计专家系统是指具有相当数量的材料方面的背景知识，并能运用这些知识解决材料aterials Studio(MS)中project(项目)概念
模块：Materials Visualizer
时间：
先决条件：无
介绍：
注意：如果是第一次打开Materials Studio，会看到一个叫做Materials Studio文件关联的对话框，如果出现这种情况，按照提示点击OK按钮即可。
近年来，随着固体物理、量子化学、统计力学、计算方法等相关学科的发展，以及计算机数据处理能力的空前提高，使计算机材料设计成为可能。其作用在材料研究中越来越重要，直至不可或缺。相比于传统的材料研究方法，计算机材料设计可以实现材料的“零消耗”，这在资源日益紧缺的今天显得相当重要，可以使研究成本大大降低。同时，随着计算机运算速度的日益提高，利用计算机进行材料设计的周期越来越短，效率极大地增加。计算机材料设计是以严格的理论为基础的，因此在最大程度上消除了设计计算过程中的偶然性，使结果具有较高的可信度。
1.3
计算机材料设计主要是应用计算机技术对经验规律进行归纳或者应用第一性原理进行计算(演绎)，更一般的情况是将两相互结合，互为补充。概括起来，计算机材料设计的主要途径有以下几个：
一、计算机材料设计的知识库与数据技术
材料数据库一般应包括材料的性能及重要参数的相关数据、材料成分、材料处理工艺、试验条件、材料的应用与评价等方面的内容。材料知识库则应包括材料的成分、组织结构、加工工艺与材料的性能之间的关系，以及材料工程与科学的有关理论。材料知识库的本质是计算机材料设计中的一系列数理模型，可用于定量计算或半定量描述。比较而言，材料数据库存储的是具体的数据，只能进行查询，不能进行推理或分析，而材料知识库存储的则是规则、规律等，通过数理模型的推理或运算，可以给出所需的性能数据，也可以进行成分或工艺的计算设计。利用数据库和知识库可以实现材料性能的预测或设计。
1.2
如前所述，计算机材料设计是以基础理论和计算机技术的发展为基础的，因此，其发展在很大程度上受到上述学科发展水平的限制。
在20世纪50年代初期，前苏联便开展了有关合金设计以及无机化合物的计算机预测研究。20世纪70年代美国首次应用计算机设计方法开发了镍基超合金。这一阶段可视为计算机材料设计的初始阶段。
第1章
1.1
所谓材料设计，是指通过理论上地计算来设计新型材料，并预测新材料的成分、组织结构与性能，也可以认为是一种通过理论上的计算来设计具有特定性能材料的方法。由于涉及的计算量非常大，通常需要在计算机环境下进行，因此也可称为计算机材料设计。
传统的材料研究方法属于典型的实验研究，研究对象为人们在生产、生活中以及特殊环境中使用的各种材料。研究方法一般是应用各种实验设备对材料的化学成分、组织、结构、性能进行分析。因此，传统的材料研究不仅在实验过程中要消耗大量的实验材料和能源，同时需要大量的实验设备，其中许多实验设备是非常昂贵的，比如扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STM)等，少则上百万元(人民币)，多则上千万元，这在很大程度上限制了材料研究的发展。此外，传统的材料研究方法由于研究对象的复杂性，使其具有很大的偶然性甚至是盲目性。
与国外相比，我国在计算机材料设计方面相对落后，但对材料设计重要性的认识比较深刻，在“973计划”设立了专题研究方向，从2000年开始将材料设计作为重大基础研究项目，并且把材料计算设计的研究正式列入了计划。在国内的许多单位，如清华大学、北京大学、北京科技大学、中科院化学研究所、中科院半导体研究所、钢铁研究总院等高校和研究单位都先后设立了计算机材料设计研究方向，并招收硕士生和博士生。
到了20世纪80年代，计算机材料设计取得了重大进展。1985年，日本出版了《新材料开发与材料设计》一书，书中首次提出了“材料设计学”这一研究方向。1988年，日本科学技术厅组织功能性梯度材料的研究任务，提出将材料的设计、合成、评估这三者结合起来，按预定要求做出材料。
1989年美国出版了《90年代的材料科学与工程》研究报告，对材料的计算机分析与模型化进行了充分的论述。该报告认为，随着现代基础理论与计算机技术的进步，材料科学与工程学科的性质也在发生变化。计算机分析与模型化的发展，将使材料科学研究从定性研究阶段逐渐进入定量研究阶段。
本教程说明了怎么创建一个项目，在本章随后的其他教程中用到了所建立的项目。
1. 启动Materials Studio
从Windows“启动”菜单中选择“程序”|Accelrys MaterialsStudio 4.0|Materials Studio。
如果在桌面上有Materials Studio图标，也可以通过双击图标来启动Materials Studio。在启动Materials Studio时，首先会出现一个所谓的欢迎界面(Welcome to Materials Studio)，必须创建一个新的项目或从对话框中载入一个已经存在的项目。
为了尽可能容易的管理文档，在MS中使用项目的概念，在使用MS过程中，可以通过使用Project Explorer(项目浏览器)来查看和管理项目数据。MS系统允许你save (存储)、reload (载入)、share (共享) MS项目，并且可以向其他用户发送数据和结果，无论是以单独文档还是完整的项目都可以。
二、计算机材料设计的专家系统
计算机材料设计专家系统是指具有相当数量的材料方面的背景知识，并能运用这些知识解决材料aterials Studio(MS)中project(项目)概念
模块：Materials Visualizer
时间：
先决条件：无
介绍：
注意：如果是第一次打开Materials Studio，会看到一个叫做Materials Studio文件关联的对话框，如果出现这种情况，按照提示点击OK按钮即可。
近年来，随着固体物理、量子化学、统计力学、计算方法等相关学科的发展，以及计算机数据处理能力的空前提高，使计算机材料设计成为可能。其作用在材料研究中越来越重要，直至不可或缺。相比于传统的材料研究方法，计算机材料设计可以实现材料的“零消耗”，这在资源日益紧缺的今天显得相当重要，可以使研究成本大大降低。同时，随着计算机运算速度的日益提高，利用计算机进行材料设计的周期越来越短，效率极大地增加。计算机材料设计是以严格的理论为基础的，因此在最大程度上消除了设计计算过程中的偶然性，使结果具有较高的可信度。
1.3
计算机材料设计主要是应用计算机技术对经验规律进行归纳或者应用第一性原理进行计算(演绎)，更一般的情况是将两相互结合，互为补充。概括起来，计算机材料设计的主要途径有以下几个：
一、计算机材料设计的知识库与数据技术
材料数据库一般应包括材料的性能及重要参数的相关数据、材料成分、材料处理工艺、试验条件、材料的应用与评价等方面的内容。材料知识库则应包括材料的成分、组织结构、加工工艺与材料的性能之间的关系，以及材料工程与科学的有关理论。材料知识库的本质是计算机材料设计中的一系列数理模型，可用于定量计算或半定量描述。比较而言，材料数据库存储的是具体的数据，只能进行查询，不能进行推理或分析，而材料知识库存储的则是规则、规律等，通过数理模型的推理或运算，可以给出所需的性能数据，也可以进行成分或工艺的计算设计。利用数据库和知识库可以实现材料性能的预测或设计。
1.2
如前所述，计算机材料设计是以基础理论和计算机技术的发展为基础的，因此，其发展在很大程度上受到上述学科发展水平的限制。
在20世纪50年代初期，前苏联便开展了有关合金设计以及无机化合物的计算机预测研究。20世纪70年代美国首次应用计算机设计方法开发了镍基超合金。这一阶段可视为计算机材料设计的初始阶段。
第1章
1.1
所谓材料设计，是指通过理论上地计算来设计新型材料，并预测新材料的成分、组织结构与性能，也可以认为是一种通过理论上的计算来设计具有特定性能材料的方法。由于涉及的计算量非常大，通常需要在计算机环境下进行，因此也可称为计算机材料设计。
传统的材料研究方法属于典型的实验研究，研究对象为人们在生产、生活中以及特殊环境中使用的各种材料。研究方法一般是应用各种实验设备对材料的化学成分、组织、结构、性能进行分析。因此，传统的材料研究不仅在实验过程中要消耗大量的实验材料和能源，同时需要大量的实验设备，其中许多实验设备是非常昂贵的，比如扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STM)等，少则上百万元(人民币)，多则上千万元，这在很大程度上限制了材料研究的发展。此外，传统的材料研究方法由于研究对象的复杂性，使其具有很大的偶然性甚至是盲目性。
与国外相比，我国在计算机材料设计方面相对落后，但对材料设计重要性的认识比较深刻，在“973计划”设立了专题研究方向，从2000年开始将材料设计作为重大基础研究项目，并且把材料计算设计的研究正式列入了计划。在国内的许多单位，如清华大学、北京大学、北京科技大学、中科院化学研究所、中科院半导体研究所、钢铁研究总院等高校和研究单位都先后设立了计算机材料设计研究方向，并招收硕士生和博士生。
到了20世纪80年代，计算机材料设计取得了重大进展。1985年，日本出版了《新材料开发与材料设计》一书，书中首次提出了“材料设计学”这一研究方向。1988年，日本科学技术厅组织功能性梯度材料的研究任务，提出将材料的设计、合成、评估这三者结合起来，按预定要求做出材料。
1989年美国出版了《90年代的材料科学与工程》研究报告，对材料的计算机分析与模型化进行了充分的论述。该报告认为，随着现代基础理论与计算机技术的进步，材料科学与工程学科的性质也在发生变化。计算机分析与模型化的发展，将使材料科学研究从定性研究阶段逐渐进入定量研究阶段。