四川大学化学学院
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陶国宏&何玲团队在Accounts of Materials Research发表文章——材料基因组助力含能材料发展

访问量: 2021-09-02

在科技迅猛发展的当下,新材料的研发和应用已然是产品升级、产业转型的核心竞争力。然而,新材料的研发主要依靠研究人员的经验和宏量的实验测试,缺乏一种高效、准确、覆盖面广的材料预测体系,制约了新材料的发展。为了解决这类难题,美国政府于2011年启动了材料基因组计划,该计划旨在联通新材料在发现、发展、性能优化、产品论证过程中的实验技术和计算技术,通过建立精准、完备的材料数据库和高通量计算程序,极大减低新材料的研发周期和研发成本。目前,该方法已在燃料电池、太阳能电池、合金、催化等领域取得突出进展,获得了国内外专家的高度认可。含能化合物作为一类特殊的材料,广泛应用于国防、航天、勘探开采等领域。采用现有的手段研制新型含能化合物,不仅实验量大、研发成本高,在测试过程中还面临不可抗拒的起火、爆炸等意外,给科研人员的生命财产安全带来了严重威胁,导致含能材料的设计严重滞后于其发展需求。

近日,化学学院陶国宏教授应主编黄嘉兴教授邀请,在材料领域顶级期刊《Accounts of Materials Research》上发表关于含能材料基因组的论文“Materials-Genome Approach to Energetic Materials”。该文首次系统性地阐释了具有颠覆性、普适性的含能材料基因组的设计理念。这种设计策略将含能化合物所有的结构信息进行编码,经由人工智能高通量筛选,得到符合特定需求的含能分子结构。采用实验手段分析目标材料的物化参数和分解特性,在验证了含能材料基因组方法可行性的同时,还完善了该方法的设计架构和筛选、预测手段。该方法克服了在含能材料设计中出现的结构筛选、理论模拟和实验分析互不兼容的问题,缩短了研发周期,实现了对含能材料的高效按需设计。此外,文章还综合分析了含能材料基因组在近两年取得的重要进展和待突破的难点,并提出新的展望。

Accounts of Materials Research》(《材料研究述评》)是美国化学会出版社新创办的评论性综述期刊。期刊聚焦材料科学和工程各领域的研究前沿,向读者介绍系统的研究工作,为解决学科难题提供指导。四川大学为该论文第一通讯单位,第一作者是化学学院袁闻励博士,陶国宏教授和美国爱达荷大学Jean’ne M. Shreeve教授为论文的通讯作者,这是四川大学在该期刊发表的首篇论文。

文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.1c00063

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