【摘要】:图3.1勾画了液态金属材料基因组计划的总体结构。图3.1液态金属材料基因组计划的研究范畴[4]相图计算是液态金属材料基因组计划中的重要研究工具,目前能得到的相图多是二元系和三元系,四元系以上相图已非常少见。
材料基因组研究是实施材料革新的总体规划,而要实现这一规划需要做出具体努力。受此启发,笔者实验室提出的液态金属材料基因组计划,可以看作是材料基因组计划的一个具体方案,旨在通过对元素周期表上元素的排列组合和元素匹配研究,并结合一定的物理、化学手段,探索发现新的液态金属功能材料,进而解决当前液态金属材料和3D功能打印墨水种类严重短缺的问题。
图3.1勾画了液态金属材料基因组计划的总体结构。在这个结构图中,元素周期表上的元素是整个计划的重心,可以看作树根,新的材料能够通过相图计算、第一性原理、分子动力学等计算工具,并结合必要的实验手段对周期表上的元素进行排列组合来加以创造。不同温区的低熔点液态合金构成了该计划的树干,有了各种各样的液态金属材料,即可开发出电导率、热导率、黏度、机械强度、氧化性等功能可调的3D打印金属墨水,这相当于计划的枝叶。显然,能够用以进行材料设计的计算和实验手段越成熟、越多样化,围绕基本元素可望开发的材料类型就越多,液态金属墨水的种类也就越丰富,即根越深、叶越茂。
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图3.1 液态金属材料基因组计划的研究范畴[4]
相图计算是液态金属材料基因组计划中的重要研究工具,目前能得到的相图多是二元系和三元系,四元系以上相图已非常少见。由于这些研究空白的存在,也预示着今后可以设计的材料范围种类将十分广阔。因此,对周期表各元素的形态本质和元素之间的性质规律,需要深入研究,本章将重点阐述相图计算这一方法。
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