“科研成果进课堂”第六讲,王连莉老师以“计算模拟如何加速新材料研发”为主题,揭示如何利用计算模拟作为“高精度设计蓝图”,在电层面精准预测材料特性,并借助模拟手段拍摄“原电影”,动态观测离方迁移与界面反应。
能源材料的突破,是推动绿色未来的核心引擎。然而,传统“炒菜式”的试错研发,过程漫长、成本高昂,已难以满足当今迫切的能源创新需求。一场深刻的范式革命正在发生:能源材料的研发正从实验室的“反复试验”,迈向计算机的“精准设计”。
这期间是如何进行的?答案在于计算模拟。它如同一份“高精度设计蓝图”,能在材料合成之前,就先人一步地在原子、电子层面精准预测其关键特性,比如导电性、稳定性和容量。这让我们从源头上筛选出潜力材料,告别了盲目试错。
在课题分享中,王老师以二次电池、光伏材料等为案例,就科研发展中的问题与挑战,提出“计算”这一解答。计算模拟能拍摄出离子迁移、界面反应等关键过程的“原子电影”,动态直观地揭示材料在工作状态下的行为机理与失效原因。这种“看见”原子的能力,为优化材料性能提供了前所未有的洞察力。
展望未来,随着人工智能与高性能计算的深度融合,这种“精准设计”范式将更进一步:改进传统材料研发模式,催生出完全超出人类经验想象的全新功能材料,为终极能源解决方案——无论是终极电池、人工光合作用还是可控核聚变关键材料——的突破按下“快进键”。掌握这一范式,就意味着掌握了开启未来能源宝库的关键钥匙,引领我们加速驶向一个更绿色、更可持续的崭新世界。