材料与计算机科学

的组分、结构与性能，或者通过理论与设计来“订 做”具有特定性能指导
实验研究成为一种新的研究方向。计算机模拟技术已广泛应用于包括材料
液态成形、塑性成形、连接研究领域中的具体应用
。
4. 材料于计算机
从1940年代末期 晶体管问世以来， 电子工业 始终以基础材料科学为 先导，日新 月异，材料科学与工程在 电子工业的成 长中扮演 了极重要 的角 色。高 纯度及 几乎无缺陷硅晶 的生长，靠“区段纯化”及“柴氏拉伸 法” 才得已实现， 因而促成微电子工业的 全面发展。其他各种处理材料的工艺 步骤，以及各种 物性、结构、成分及 缺陷的分析，无一不与材料的工艺及 分析息息相关 。近年来集成 电路晶圆 大型化及 器件单元微 小化的 趋向，使 产品的良品率不断提高，是 促使集成 电路价格 不升反降 的主要原因 。但也 使工艺 步骤日益精细复杂，生成 缺陷的机会也增加。各 电路器件 基组尺寸 缩小， 缺陷对它的不 良影响也 相对增加。要维持 一定的 良品率，对材料科 学是莫大的挑战。微电子工业在现代工业中 居关键枢纽地位 ，而 居于微电 子材料中 心地位 的硅晶也因此有“新 钢铁”之誉 。
量和精度，提高产量。用计算机可以对材料加工工艺过程进行优化
控制。
例如在计算机对工艺过程的 数学模型进行模拟的基础上，可以用计算机对
渗碳渗氮全 过程进行 控制。在材料的制备中，可以对过程进行精 确的控制，
例如材料表面处理 ( 热处理) 中的 炉温控 制等。计算机技术和 微电 子技术、 自动控制技术 相结合，使工艺设备、 检测手段的 准确性和精 确度等大大提 高。控制技术也由最 初的简单顺 序控制发展到 数学模型在 线控制和统计过 程控制，由分 散的个别控 制发展到计算机 综合管理与 控制，控制水平提高， 可靠性得到充分 保证。
提高工作效率的影响力已越来越大。就整个多媒体网络教学而言不仅能够
使教师的作用等到充分发挥，而且还在一定程度上使教学活动变得更加生
动、具体、有趣。
3、计算机于材料
计算机模拟技术在材料成形加工中的应用
, 使材料成形工艺从定性描
述走向定量预测 , 为材料的加工及新工艺的研制提供理论基础和优选方案，
从传统的经验试于新材料的设计材料设计是指通过理论与计算预报新材料
实模型和实验 室中无法实现的 探索模型做详细 的预测并提供方法。
3 材料与工艺过程的优化及自动 控制
材料加工技术的发展 主要体现在 控制技术的 飞速发展， 微机和可编
程控制器(PLC)在材料加工过程中的应用 正体现了这 种发展和 趋势。在材
料加工过程中利用计算机技术不仅能 减轻劳 动强度，更能 改 善产品的质
材料已经不能 满足上述要求。具有高 介电性能的有机功能 电介质材料可用 于制备高 储能密度介质，在 脉冲 率及电子封装技术等 军民 用领域有着 引人 瞩目的实用 前景。
3、光电 子材料
在20 世纪 90 年代全球掀 起的纳米科技浪潮 推动下，纳米半 导体光电 子材料、 纳米 磁性材料、 纳米陶瓷 材料和 纳米生物材料等 纳米材料应 运而 生。纳米材料是指 尺寸为 1～100nm 的各种 固体材料。 纳米 材料晶粒尺寸
虽然最好在5月吃白鱼，但毕竟可以遇到，但鱿鱼也不错。采摘鱿鱼时，一定不要选择黑色的山脊和背部形状。这种鱿鱼有更坚硬的骨头，并不好。就在身体前方，这个身体是平坦的白色。一般来说，肉质柔软。煮熟后，骨头会被抬起， 鱼会自然脱落。刘长安并不贪心。他抓起一条鱿鱼塞进裤兜里。他把拉链拉到裤兜上，然后去了岸边。很长一段时间，我还没有越过沙江县。现在河面比以前窄得多，水流更加紧迫。除了极少数游泳运动员外，不时穿越沙江的人数也较少。 与和平时期和解放后的好年相比，伟人效应带来了大量的跨性别者。一个湿了，刘长安回到社区，在食堂买了一瓶二锅头，小贩的小贩，谢子子看到刘长安一脸的样子，假笑，伸出刘长安的裤子，有点恶作剧让他轻盈嘿嘿。当一个女人老 了，她喜欢扮演一个小男孩。这与一个喜欢小女孩的男人没有什么不同。刘长安反应很快，拉着它，笑了笑，这个谢子子是一个离婚的女人，她一直很闷热。 “哦.看不出来.”谢子子继续吃着笑。刘长安把拉链口袋里的鱿鱼拿出来。如果 这个年龄的女人误解了刘长安对她的兴趣，她就可以在半夜敲门，即使是一百年前。更不用说当前的精神了。谢子子有点失望，但还是觉得好笑。 “回去给你寄钱。” “好。”刘长安回家换衣服，杀了鱿鱼，加了一点酒和蒸熟的秋油。 鱿鱼应该蒸好吃。关键是盖子的水蒸气不能滴入鱼中。在身体上，鱼被蒸成玉，如果太白，味道就不那么新鲜了。吃完鱼后，刘长安看着房子前面的卡车。这件事留在这儿了吗？我一直觉得这不合适，但我不知道去哪儿。刘长安回头看了 看他的房间。这时，电话响了，声音很闷。刘长安把手机从塑料袋中拿出来看了看。
材料设计 主要是利用人工 智能、模 式识别 、计算机模拟、 知识库 和数 据库等技术， 将物理、化学理论和大 批杂乱的实验 资料沟通起来，用 归纳 和演绎相结合的方 式对新材料的研制作 出决策 ，为材料设计的实 施提供行 之有效的技术和方法。材料设计 按照设计对 象和所 涉及的 空问尺寸可分为
电子层次、原子、分子 层次的微观结构设计和 显微 结构层次材料的结构设 计。材料设计 主要是利用人工 智能、模 式识别 、计算机模拟、 知识库 和数 据库等技术， 将物理、化学理论和大 批杂乱的实验 资料沟通起来，用 归纳 和演绎相结合的方 式对新材料的研制作 出决策 ，为材料设计的实 施提供行 之有效的技术和方法。
二．计算机在材料科学中应用
1. 计算机用于新材料的设计
材料设计是指通过理论与计算预报新材料的组分、结构与性能，或 者通过理论与设计来“订 做”具有特定性能的新材料， 按生产要求设计最 佳的制备和加于新材料的设计。
材料设计是指通过理论与计算预报新材料的组分、结构与性能，或者 通过理论与设计来“订 做”具有 特定性能指导实验研究成为一种新的研究 方向。计算机模拟技术已广泛应用于包括材料液态成形、塑性成形、连接 研究领域中的具体应用。借助于计算机可 推动材料研究构设计。
小、晶界多，具有多种 限域效应，在 磁、光、电、热、力和化学等方面 会 呈现出许多奇异的特性， 例如半 导体硅不发 光，但纳米硅 能发出耀眼的蓝 光；具有尖峰 形状电子态 密度的 纳米 Inga As量子 点材料可制作 低阈值 电 流密度激光器；纳米陶瓷 具有像金属一样的柔韧和可加工性 ；纳米 金属颗 粒遇到空气就会燃烧爆炸（ 这种颗粒可用于制作 固体火箭燃 料），这些性 能使该材料在 电子、化工、机 械和航空航天等方面具有广泛的应用 价值。 科学家们提出了制作纳米 卫星的设想，其重量为小于 0. 1㎏，总共 648 颗纳米卫星 就可保证在任何时刻对地球上任何点 的连续覆盖 。2010年 世界纳米 材料 市场规 模将达到 1. 44 万亿美 元。纳米技术、信息技术、材 料技术和生 物技术被列为 21 世纪的 四大科学技术。
材料与计算机科学
姓 名：陈 ** 学 号： 14170210004 指导教师：朱 ** 专 业：应用化学 日 期： 2017、5、22
一、材料与计算机的双向发展
1、材料技术
材料科学是一门实验科学，实验是制备新材料和测定其结构和性能的
直接手段。而由于计算机技术、计算理论的迅速发展，许多更加复杂、大
型的计算成为可能，使得在材料研究领域．采用计算方法来研究材料的结
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安文的采访很快就结束了。以前的杂志对学生的采访来自不同地方的教育部门和重点学校的推荐。但如今，网络媒体已经发展起来，甚至许多中央政府的杂志都放下了自己的身体。传统媒体自然要积极寻求更多 关注来丰富内容。安瓦尔非常热情地说，有些男生在课堂上打得很好，但对方显然对采访更多人并不感兴趣。毕竟，不是每个人都有这么多社交媒体粉丝，还有排球女孩。学习质量非常好。放学后，他去打排球。这本杂志的记者还没有走。 他们必须拍摄一些温暖训练的照片和视频。刘长安把包放在学校里，然后走了回去。 “正月花菜，二月刀鱼，三月鲤鱼，四月鲤鱼，五月白鲑.”来到河边，刘长安看着江水，感觉好久没有鱼，为刘长安，在学校食堂和附近的小餐厅只是 为了丰满的胃，他们制作的菜肴是为了食物。所以刘长安将手机放入塑料袋中，放入拉链的裤兜里，然后从桥上跳下来。江枫反弹，刘长安闭上眼睛，准备迎接水战。 “啊！”远处女人的尖叫声响起。刘长安在空中转身，食指和拇指盘旋 起来，做了个手势，冲进了水里。普通人在如此高的高度跳入水中是非常危险的。水冲击水面的影响使刘长安觉得他的身体肌肉很清爽，然后他钻出水面，迅速游到河岸中心。那个女人总是尖叫着喊叫，立刻就聚集了一群人，然后她看到 了在水中钻孔并且不忙着游泳的刘长安。你想报警吗？可能是一种神经病。你做什么样的极限运动？也许它是锚。必须是户外锚，铁锅炖这样的。在讨论中，刘长安已经游过去了。他听不到桥的声音。他游到Chau Tau附近茂密的草地，发 现了它。最后，他在两块巨石之间的缝隙中发现了一条大鱿鱼。
4 计算机用于 数据 和图像 处理
材料科学研究在实验中可以 获得大量的实验 数据，借助计算机的 存
储设备，可以大量 保存数据 ，并对 这些数据 进行处理 ( 计算、 绘图，拟合 分析）和快速 查询等。材料的性能与其 凝聚态结构有 密不可分的 关系。其 研究手段 之一就是 光学显微镜 和电子显微镜 技术， 这些技术以 二维图像 方 式表述材料的 凝聚态结构。利用计算机 图像 处理和分 析功能就可以研究材 料的结构，从 图像中获取 有用的结构信息， 如晶体的大小，分 布，聚集方 式等，并 将这些 信息和材料性能 建立相 应的 联系，用来指导结构的研究。
他们自身精神生活质量不断提高的目的。其次计算机在工业上的应用也不
容小觑，尤其是无人工厂问世的当今，世纪计算机所扮演的角色已不可替
代，它通过对自身的通信技术和程序编程的不断完善来完成工业生产中自
动化、信息管理、集成制造以及辅助设计等功能。最后，在现代教育方面，
随着多媒体网络教学的凸起，计算机对辅助老师完成高质量的课堂教学、
三、材料在计算机科学中的应用
1、信息 储存 材料
21 世纪是以信息产业为 核心的知识经济时 代。随着信息技术向 数字
化、网络Hale Waihona Puke Baidu的迅速发展， 超大容量信息传 输、超快实时信息处理和 超高密 度信息 存储已成为信息技术 追求 的目标。信息的 载体正由电子向 光电子结
合和光子方向发展。与此 相应，信息材料也从体材料发展到 薄层 、超薄层
信、移动通信和 数字化高速信息网络技术。可以预料，基于量子效应的
纳
米信息功能材料的发展和应用， 必将触 发新的技术 革命，并将深刻地 影响
着世界的政治 、经济、军事对抗格局 和彻底地改 变人类的生产和生活方 式。
2、介电 材料
电介质材料可用于 控制、存储电荷 及电能，在现代 电子及电力系统中 具有重要的战略地位 。人们对 介电材料的研究最 初是从无机 压电陶瓷 材料 开始的，无机 压电陶瓷 材料具有高 介电常数 和高热电稳 定性， 但其脆性大、 加工温度较高。随着信息和 微电 子工业的 飞速发展对 半导体器件微 型化、 集成化、 智能化、高 频化和平面化的应用 需求增 加，越来越多的 电子元件， 如介质基板、介质天线、嵌入式薄膜电 容等， 既要介电 材料具备优 异的介 电性能， 又要 其具备 良好 的力学性能和加工性能。 因此， 单一的无机 介电
2. 材料科学研究中的计算机模拟
利用计算机对 真实系统模拟实验、提供模拟结 果，指导新材料研究，
是材料设计的有效方法 之一。材料设计中的计算机模拟对 象遍及从材料研 制到使用的过程，包括合成、结构、性能制备和使用等。计
算机模拟是一种 根据实际体系在计算机上进行的模拟实验。通过 将模拟结
果与实 际体系的实验 数据 进行比较，可以 检验模型的 准确 性，也可以 检验 出模型导 出的解析理论所作的 简化近似是否成功，还可为现
微结构材料，并 正向光电 信息功能集成 芯片 和有机，无机复合材料以及 纳
米结构材料方向发展。 历史发展 表明，信息功能材料是信息技术发展的基 础和先导。 没有硅材料和 硅集成 芯片的问世，就不 会有今 天微电 子技术 ；
没有光学纤维 材料的发 明、砷化镓材料的 突破、超晶格 和量子 阱材料的研
制成功以及 半导体激光器 和超高速器件的发展，就不 会有今天先进的 光通
构和性能，并指导实验研究成为一种新的研究方向。计算机模拟技术已广
泛应用于包括材料液态成形、塑性成形、连接成形、高分子材料成形、粉
末冶金成形、复合材料成形等各种材料成形工艺领域。
2、计算机技术
对于计算机技术而言，首先应当提到的是人们可以利用计算机网络来
实现对国内外信息进行快速、便捷和高质量的处理能力，并借此来达到对