孫芳芳

【摘要】材料科學(xué)是一門新興的學(xué)科，無論是學(xué)術(shù)研究還是操作經(jīng)驗(yàn)都不算成熟，要對其進(jìn)行系統(tǒng)、完整的研究還需要一個很長、很艱難的過程。材料科學(xué)的研究需要涉及到大量的人力難以解決的問題，這就需要結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用也就顯得極為必要。本文主要介紹計算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用方向和計算機(jī)應(yīng)用的幾個比較重要的作用，本文研究的目的是希望計算機(jī)技術(shù)能在材料科學(xué)的研究中有進(jìn)一步的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】計算機(jī) 材料科學(xué) 應(yīng)用

材料科學(xué)是多個專業(yè)結(jié)合下新產(chǎn)生的學(xué)科，我國目前對于材料科學(xué)的研究還處于發(fā)展階段，沒有成熟。但在實(shí)際之中，我們對于材料的性能、質(zhì)量有了更高的要求，這在一定程度上提升了材料科學(xué)理論研究的動力，但也給研究帶來了很大的壓力。計算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用是材料科學(xué)發(fā)展的必經(jīng)之路，也是材料科學(xué)進(jìn)一步發(fā)展的臺階。這是實(shí)際中對材料要求更嚴(yán)格的體現(xiàn)，計算機(jī)的快速、便捷、高精度能夠給材料科學(xué)的研究帶去很大的便利，材料科學(xué)的發(fā)展也離不開計算機(jī)技術(shù)的引進(jìn)。

一.計算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用方向

1.利用計算機(jī)進(jìn)行新材料設(shè)計

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對于材料的質(zhì)量、功能都有了更高的要求，同時，人們也不再滿足原有的材料類別，而是希望能夠研究并設(shè)計出新的材料用于生產(chǎn)、生活。新材料的設(shè)計需要將大量的理論和實(shí)驗(yàn)對比數(shù)據(jù)、圖像進(jìn)行分析，從而提出設(shè)計新材料的方法。其中涉及到的大量的數(shù)據(jù)和圖像，如果根據(jù)以往的采取人工分析的方法，需要投入大量的人力、物力，并且人工進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，因?yàn)槿肆Φ木τ邢?，無法達(dá)到計算機(jī)的精確程度，在數(shù)據(jù)分析過程中極容易出現(xiàn)錯誤。而新材料的設(shè)計是一個需要極高的精準(zhǔn)度的工作，其中即便是一點(diǎn)小失誤，也會引起新材料的特性的變化，所以新材料的設(shè)計必然是離不開計算機(jī)的加入的，只有計算機(jī)才能保證設(shè)計過程中的錯誤少發(fā)生甚至是不發(fā)生。

2.利用計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖像處理

計算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)的就是數(shù)據(jù)和圖像的分析能力，其準(zhǔn)確性和高強(qiáng)度的分析能力是人工所不能比擬的。一般而言，對于數(shù)據(jù)的分析最便捷、最直觀的是利用圖表進(jìn)行分析，而計算機(jī)擁有良好的存儲系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)錄入計算機(jī)并保存，即可在計算機(jī)上通過簡易的方式繪出圖表進(jìn)行分析，除此之外，計算機(jī)儲存系統(tǒng)還擁有很強(qiáng)的查詢功能，面對如此龐大的研究數(shù)據(jù)，也只有計算機(jī)的查詢功能能夠在分析中便捷的找出研究人員所需要的數(shù)據(jù)。

3.利用計算機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行模擬

眾所周知，材料科學(xué)的研究過程中，需要根據(jù)理論做出許多的模擬實(shí)驗(yàn)，再從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)需要的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而再進(jìn)行試驗(yàn)。任何一門科學(xué)在進(jìn)行新材料的設(shè)計或是新理論的提出時，都需要這一個“研究—實(shí)驗(yàn)—分析”的循環(huán)的過程。計算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力和對比能力在材料科學(xué)是模擬試驗(yàn)中就可以派上用場。計算機(jī)模擬的主要操作過程就是將模擬得出的分析數(shù)據(jù)和實(shí)際體系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)其中的缺陷，即是檢驗(yàn)其準(zhǔn)確程度。一般而言，一次對比是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要不斷的分析、實(shí)驗(yàn)、對比，這一循環(huán)過程涉及到的龐大的工作量就需要計算機(jī)來完成。

二.計算機(jī)在材料科學(xué)中的作用分析

1.方便查閱資料和人員之間的交流

研究人員要在某一領(lǐng)域進(jìn)行研究，必須要能夠掌握該領(lǐng)域科研的最新消息，即要能夠知道該領(lǐng)域的其他研究人員都在做什么，該領(lǐng)域未來的發(fā)展前景如何，以及研究出成果之后發(fā)表途徑是什么等。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對于科研人員查閱資料以及各科研人員之間研究成果的交流是有很大便利的，研究人員可以在網(wǎng)絡(luò)平臺上找出自己需要的資料，計算機(jī)很多的數(shù)據(jù)庫，總會找到滿意的資料。除此之外，研究人員科研通過閱讀別的研究人員的科研論文，以此來了解別人的研究成果，而當(dāng)自己的研究有了成果時，也可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)表出來，供他們學(xué)習(xí)參考。材料科學(xué)作為新興的學(xué)科，需要各研究人員相互溝通共同努力，唯有這樣才能更進(jìn)一步推動材料科學(xué)的發(fā)展。

2.計算機(jī)是材料科學(xué)的開發(fā)設(shè)計中的重要工具

材料科學(xué)還處于發(fā)展階段，其研究還不成熟，這就需要材料科學(xué)的學(xué)者不能停下腳步，需要不停的進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究。但是研究人員的精力是有限的，這就需要計算機(jī)的加入，研究人員利用計算機(jī)進(jìn)行研究，其效果會好很多，效率也會更高，這就更有利于材料科學(xué)的發(fā)展。在新材料的開發(fā)中，需要利用計算機(jī)進(jìn)行材料的組成、性能的分析，因此，計算機(jī)在新材料的研究、設(shè)計中有著重要的作用。而另一方面，材料科學(xué)的研究中，必須要經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)、模擬這一過程，計算機(jī)憑借其強(qiáng)大的運(yùn)行能力，可以被研究人員用來進(jìn)行模擬操作，從而檢驗(yàn)材料的各種屬性。

3.計算機(jī)圖像分析功能

材料科學(xué)的研究過程中，研究人員面對的最大的困難應(yīng)該是大量的數(shù)據(jù)的分析，首先，數(shù)據(jù)的分析不能出錯，其次，數(shù)據(jù)過于龐大，人力難以完成。所以這就需要借助計算機(jī)對于數(shù)據(jù)的分析能力。將數(shù)據(jù)錄入計算機(jī)并保存，計算機(jī)同時又擁有查詢功能，可以即時查詢數(shù)據(jù)。計算機(jī)在數(shù)據(jù)、圖像的分析上也有著極強(qiáng)的能力，并且也擁有很強(qiáng)的準(zhǔn)確度，這也正是計算機(jī)可利用之處。

三.總結(jié)

現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)到達(dá)一定程度，計算機(jī)也已經(jīng)融入到了各個領(lǐng)域。而對于材料科學(xué)這樣的新興的學(xué)科，研究中必然會涉及到許多的數(shù)據(jù)、圖像，所以對于計算機(jī)的應(yīng)用也就顯得極為重要，一般來說，要促進(jìn)材料科學(xué)的發(fā)展，計算機(jī)成了必要的工具。材料科學(xué)的研究還不成熟，在計算機(jī)的應(yīng)用之后，還需要研究人員堅持不懈的努力，為材料科學(xué)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]黃少鶴.計算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用分析[J].信息科技，2013.

[2]黃萬.計算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用[J].包鋼科技，2009.