上海大学材料基因工程内涵建设项目
材料基因工程.pptx
材料信息学通过数据管理、数据分析与数据协作，实现从已有数据中提取高 价值信息和知识的目的。由于计算材料数据库是综合物理，化学及生物的交叉学 科的数据库。因此，材料数据库的建立，有利于减少材料的重复实验和测试，对 缩短新材料的研发周期，节约新材料的研发成本具有非常积极的作用
2.2 结论 材料计算模拟是实现“材料按需设计”的基础，可以帮助缩小高通量材料实 验范围，提供实验理论依据；高通量材料实验起着承上启下的角色，既可以为材 料模拟计算提供海量的基础数据和实验验证，也可以充实材料数据库，并为材料 信息学提供分析素材，同时还可以针对具体应用需求，直接快速筛选目标材料； 材料数据库可以为材料计算模拟提供计算基础数据，为高通量材料实验提供实验 设计的依据，同时计算和实验所得的材料数据亦可以丰富材料数据库的建设。
3．结论
材料基因工程重大专项 指南最新版
材料基因工程重大专项指南最新版下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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纳米材料的制备与应用课件
纳米材料的制备与应用课件
纳米材料的制备与应用课件
2. 纳米微粒的物理特性
纳米微粒具有大的比表面积，表 面原子数、表面能和表面张力随粒径 的下降急剧增加，小尺寸效应，表面 效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道 效应等导致纳米微粒的热、磁、光、 敏感特性和表面稳定性等不同于常规 粒子，这就使得它具有广阔的应用前 景。
2.4 表面活性和敏感特性
纳米微粒具有高的表面活性。金属纳米微 粒粒径小于5nm时，使催化性和反应的选 择性呈特异行为。 例如，用Si作载体的Ni纳米微粒作催化剂 时，当粒径小于5nm时，不仅表面活性好， 使催化效应明显，而且对丙醛的氢化反应 中反应选择性急剧上升，即使丙醛到正丙 醛氢化反应优先进行，而使脱羰引起的副 反应受到抑制。
纳米材料的制备与应用课件
美国国家纳米计划2000年和2001 年的部门预算
2000 年预算 2001 年预算 增长率
国家科学基金会 0.97 亿$ 2.17 亿$ 124%
国防部
0.70 亿$ 1.10 亿$ 57%
能源部
0.58 亿$ 0.94 亿$ 66%
航天航空
0.05 亿$ 0.20 亿$ 300%
纳米材料的制备与应用课件
1990年4月IBM 公司的 科学家用35个 氙原子排列 成“IBM”字样, 开创了人类 操纵单个原子 的先河.
纳米材料的制备与应用课件
（3）纳米生物方面：纳米科技可使基因 工程变得更加可控，人们可根据自己的 需要，制造出多种多样的生物“产品”。 （4）纳米微机械和机器人方面：可以利 用纳米微电子学控制形成尺寸比人体红 血球小的纳米机器人，直接打通脑血栓， 清出心脏动脉脂肪沉积物，也可以通过 把多种功能纳米微型机器注入血管内， 进行人体全身检查和治疗。药物也可制 成纳米尺寸，直接注射到病灶部位，提 高医疗效果，减少副作用。
《材料基因工程》PPT课件
陆文聪 上海大学理学院
1 材料设计的概念
所谓的“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，或者说，通过理论设计来“定做 ”具有特定性能的新材料。
材料设计的层次
微观设计层次：空间尺度约在l nm量 级，是原子、电子层次的设计；
连续模型层次：典型尺度约在1μm量 级，这时材料被看成连续介质，不考 虑其中单个原子、分子的行为；
利用信息学、统计学方法，通过数据挖掘探寻材料 结构和性能之间的关系模式，为材料设计师提供更 多的信息，拓宽材料筛选范围，集中筛选目标，减 少筛选尝试次数，预知材料各项性能，缩短性质优 化和测试周期，从而加速材料研究的创新。
11
香山会议建议
集中国内材料计算与模拟领料领域新 一轮发展的浪潮。
目标是帮助美国企业发现、开发、生产和应用先进材料的速度提高到目前的两倍，从 而促进美国制造业的复兴，保持美国的全球竞争力。
10
“材料基因组工程”内涵阐释
通过高通量的第一性原理计算，结合已知的可靠实 验数据，用理论模拟去尝试尽可能多的真实或未知 材料，建立其化学组分，晶体结构和各种物性的数 据库；
服役行 为
构建“集成计算材料工程”研究平台，形成完整研究链， 实现从“实验寻优”向“系统寻优”转变。
ICME的考虑思路
材料
基础
多尺度材料模拟
数据
材料设计
集成
与知
微观机制与结构-性能关系
识库
材料合成制备 微结构表征
器件集成
性能测量
尺 度
原子尺 度 介观尺 度
宏观尺 度
问 题 光电材料
热电材料 储能节能材料 铁电压电 复合材料 透明陶瓷 器件设计 结构功能一体 结构设计 力热稳定性 系统集成 服役失效机制 工艺寻优
中国的材料基因工程
中国的材料基因工程
中国的材料基因工程是指利用生物技术和材料科学的交叉学科，从生物中获取有特殊功能的高性能材料，并通过调控基因来改变这些材料的性质和性能，以满足不同领域的需求。
材料基因工程在中国的发展始于20世纪90年代，取得了一系列的研究成果。
例如，中国科学院上海硅酸盐研究所成功研制出一种基于生物量的复合材料，具有高强度、高韧性、高热稳定性等优点。
该材料可以替代金属材料，在航空航天、汽车制造等领域具有广阔的应用前景。
另外，中国科学院合肥物质科学研究院也进行了大量的材料基因工程研究。
他们通过改变材料的基因组，调控材料的能带结构和电子结构，实现了具有特定功能的材料的合成。
这些材料可广泛应用于光电器件、催化剂、能源存储等领域。
中国的材料基因工程研究在国际上也属于领先水平。
例如，中国科学院院士李江教授团队研制出一种大规模合成石墨烯的新方法，可以用于高性能锂离子电池、超级电容器、高效催化剂等领域。
此外，中国政府也积极推动材料基因工程的发展。
在2016年
发布的《国家重点研发计划》中，明确提出要加强材料基因工程的研究，并提出了一系列的重点任务和目标，以推动中国的材料科学和工程领域的发展。
总的来说，中国的材料基因工程在理论研究、实验技术和应用
开发等方面都取得了一定的进展，为促进中国材料科学和技术的发展做出了重要贡献。
国家工程研究中心名单.doc
1
金属电子信息材料教育部工程研究中心
北京科技大学
材料
2
模塑建材制品教育部工程研究中心
大连理工大学
材料
3
材料先进制备技术教育部工程研究中心
东北大学
材料
4
先进涂料教育部工程研究中心
复旦大学
材料
5
医用生物材料教育部工程研究中心
华东理工大学
材料
6
敏感陶瓷教育部工程研究中心
华中科技大学
材料
7
特种工程塑料教育部工程研究中心
煤矿瓦斯治理国家工程研究中心
淮南矿业（集团）有限责任公司、中国矿业大学
资源环境
42
城市水资源开发利用国家工程研究中心（北方）
哈尔滨工业大学、北京市政工程设计研究总院等
资源环境
国家工程技术研究中心名单
序号
国家工程技术研究中心名称
依托高校
技术领域
1
国家碳纤维工程技术研究中心（研发部）
北京化工大学
材料
2
国家特种超细粉体工程技术研究中心
国家工程研究中心名单
序号
国家工程研究中心名称
依托高校
技术领域
1
粉末冶金国家工程研究中心
中南大学
材料
2
橡塑模具国家工程研究中心
郑州大学
材料
3
聚合物新型成型装备国家工程研究中心
华南理工大学
材料
4
超细粉末国家工程研究中心
华东理工大学
材料
5
轻合金精密成型国家工程研究中心
上海交通大学
材料
6
纳米技术及应用国家工程研究中心
东南大学
能源
12
材料基因工程
材料基因工程——为什么是一项“颠覆性前沿技术”1.前言材料基因组技术是近几年兴起来的材料研究新理念和新方法，是当今世界材料科学与工程领域的最前沿。
材料基因工程借鉴人类基因组计划，探究材料结构与材料性质变化的关系。
并通过调整材料的原子或配方、改变材料的堆积方式或搭配，结合不同的工艺制备，得到具有特定性能的新材料。
但是材料基因组与人类基因组的又有很大的区别，材料的微观结构多样化，不但成分组成可以不同，微观形貌等结构也可能千差万别，其组成-结构-性能之间的关系更加复杂。
2.材料基因组技术2.1材料基因组技术材料基因组计划是通过“多学科融合”实现“高通量材料设计与试验”；其核心目标在于通过“高通量计算、实验和大数据分析”技术加速材料“发现-研发-生产-应用”全过程，缩短材料研发周期，降低材料研发成本，引发新材料领域的科技创新和商业模式变革。
材料基因组技术包括高通量材料计算方法、高通量材料实验方法和材料数据库三大组成要素。
2.1.1高通量材料计算方法高通量计算是指利用超级计算平台与多尺度集成化、高通量并发式材料计算方法和软件结合，实现大体系材料模拟、快速计算、材料性质的精确预测和新材料的设计，提高新材料筛选效率和设计水平，为新材料的研发提供理论依据。
其中并发式材料计算方法包括第一原理计算方法、计算热力学方法、动力学过程算法等，跨越原子模型、简约模型和工程模型等多个层次，并整合了从原子尺度至宏观尺度等多尺度的关联算法。
高通量材料集成计算技术利用第一性原理、分子动力学与位错动力学、合金相图计算、相场计算等方法，快速并行模拟实验室中成分与性能优化的传统试错式材料研发过程，并基于材料科学知识，迅速挑选有利于目标性能的合金成分与微观结构特征，从而加速新材料的研发进程并显著降低材料研发成本。
2.1.2高通量材料实验方法传统材料研发模式依赖于成分与工艺的不断“试错”实验优化，结合对结构-性能关系的不断理解以获得满足性能指标的材料。
材料基因工程
材料基因工程材料基因工程是一种新兴的技术，它将基因工程技术应用于材料科学领域，旨在通过改变材料的内部结构和性能，实现材料的定向设计和精准控制。
这一技术的出现，为材料科学的发展带来了新的机遇和挑战。
在材料基因工程中，研究人员可以通过改变材料的基因序列，实现材料性能的调控，从而开发出具有特定功能和优异性能的新型材料，为材料科学的发展注入了新的活力。
材料基因工程的核心是基因编辑技术。
基因编辑技术是一种可以精确修改生物体基因组的技术，它可以通过引入、删除或修改特定基因序列，改变生物体的遗传特征。
在材料基因工程中，研究人员借鉴基因编辑技术的原理和方法，将其应用于材料的设计和改良中。
通过精确控制材料的内部结构和性能，实现材料性能的定向设计和精准调控。
材料基因工程的发展，为材料科学带来了许多新的机遇。
首先，材料基因工程可以加速新材料的研发和应用。
传统材料研发需要经过漫长的试错过程，而材料基因工程可以通过精准控制材料的性能，快速开发出具有特定功能和优异性能的新型材料。
其次，材料基因工程可以提高材料的性能和可持续性。
通过精确调控材料的内部结构和性能，可以实现材料性能的优化和可持续发展，推动材料科学的进步。
最后，材料基因工程可以拓宽材料的应用领域。
通过改变材料的基因序列，可以赋予材料新的功能和性能，拓展材料在能源、环境、医疗等领域的应用，为人类社会的可持续发展做出贡献。
然而，材料基因工程也面临着许多挑战。
首先，基因编辑技术在材料领域的应用还处于起步阶段，技术的成熟度和稳定性有待提高。
其次，材料基因工程涉及到多学科的交叉，需要研究人员具备材料科学、生物学、化学等多方面的知识和技能，跨学科协作和交流的难度较大。
最后，材料基因工程的伦理和安全问题也备受关注，需要建立健全的伦理和安全管理体系，确保技术的安全和可持续发展。
综上所述，材料基因工程作为一种新兴的技术，为材料科学的发展带来了新的机遇和挑战。
随着基因编辑技术的不断成熟和发展，相信材料基因工程将会在材料科学领域发挥越来越重要的作用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
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项 目 名 称： 申 请 人： 所 在 单 位： 执 行 期： 申 报 日 期：
上海大学发展规划处 二零一四年六月
基本信息
申姓 名 请 人 专技职务 信 息手 机
出生年月 学科专业 电子邮箱
项 项目名称 目 基 研究类别 本 信 息 申请经费
其中:专业软件购买费 （5）会议费 （6）差旅费
4、修缮费 5、其他费用 （1）国际合作与交流费 （2） 费用总计
项目负责人签名
预算总额
发 展 规 划 处 意见
计算依据
按表 1 列示
（签名） 年月日
（盖章） 年月日
表 1 劳务费预算明细表
姓名
证件类别 证件号码 性别
出生日期
现工作单位
现专业技术 职务
在本课题中的 责任分工
投入本课题的计划全 时工作时间（人月）
平均资助标准 （元/人月）
课题责任人
课题高级研究人 员
签章
课题参与人员
引进人才
/
累计 注： 1、证件类别为：身份证、护照、军官证；身份证号码为 15 位、或 18 位
2、出生日期：年-月-日，例如：1962-01 （限 400 字） 摘 要
报告正文
学院部门 研究领域
立项年度可考核指标
经费预算
课题支出预算 1、劳务费 （1）课题责任人（负责人） （2）课题高级研究人员 （3）课题参与人员 （4）引进人才 2、设备费 （1）购置 （2）试制 （3）现有仪器设备使用费 （4）设备租用费 3、业务费 （1）材料费 （2）燃料及动力费 （3）测试化验与加工费 （4）出版物／文献／信息传播／ 知识产权事务费