材料基因組計(jì)劃可加快新材料產(chǎn)出

    相較于“人類基因組計(jì)劃”的火熱，公眾對(duì)于“材料基因組計(jì)劃”一直知之甚少。近日，中國(guó)工程院院士、中國(guó)鋼研科技集團(tuán)有限公司教授級(jí)高工王海舟在京表示，“材料基因組計(jì)劃”可以將新材料的研發(fā)速度“至少翻一番”。
    傳統(tǒng)的材料研制方法主要為試錯(cuò)法，即利用現(xiàn)有關(guān)于材料的理論與知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)調(diào)整研究材料配比，進(jìn)行表征測(cè)試和檢驗(yàn)，最終找到滿足需求的材料。這樣的方法導(dǎo)致材料研發(fā)周期過(guò)長(zhǎng)，遠(yuǎn)不能滿足人們對(duì)新材料的需求，“能否有一個(gè)更加科學(xué)的方法替代試錯(cuò)法？能不能在現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算、材料的原理來(lái)預(yù)測(cè)要達(dá)到某種材料所需要的組成，然后再通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合成，并檢測(cè)是否符合要求?”王海舟說(shuō)，正是基于這樣的考量，“材料基因組計(jì)劃”應(yīng)運(yùn)而生。
    他介紹，材料基因組可以反映材料某種特性的“基本單元”及其“組裝”機(jī)理。基本單元指能直接反映材料性能差異的最小物質(zhì)單元。不同材料基本單元并非唯一，可以是自然存在的原子、分子、電子、離子、單一相等物質(zhì)粒子，也可以是上述物質(zhì)組合而成的團(tuán)簇、單元或組合相。
    王海舟認(rèn)為，材料基因組計(jì)劃的做法把傳統(tǒng)的“研發(fā)—產(chǎn)品”這一過(guò)程整個(gè)翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，即從應(yīng)用需求出發(fā)，倒推符合相應(yīng)結(jié)構(gòu)功能的材料。這樣一種顛覆性的改變，意味著需要對(duì)各種材料有足夠多的認(rèn)識(shí)和積累，包括結(jié)構(gòu)組成、性能、工藝優(yōu)化等。“‘材料基因組計(jì)劃’不像人類基因組計(jì)劃那樣璀璨耀眼，但其意義卻十分重大。”他表示：“‘材料基因組計(jì)劃’可以實(shí)現(xiàn)材料領(lǐng)域發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變，把新材料研發(fā)和應(yīng)用速度從目前的10～20年縮短為5～10年。它能夠揭示物質(zhì)構(gòu)成、不同元素排列與材料功能之間的關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有目的地設(shè)計(jì)新材料。”