材料是人類社會(huì)所能接受的、可經(jīng)濟(jì)地制造有用物品的物質(zhì)。材料科學(xué)是以材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能、制備工藝和使用性能以及它們之間相互關(guān)系為研究對(duì)象的一門科學(xué)。這也是材料研究者的共同使命。因此,材料科學(xué)的四個(gè)要素包括:成分、組織、性能、合成/制備。而ChemDraw作為一款專業(yè)的繪圖軟件,可以繪制大量復(fù)雜抽象的圖形,本文將介紹ChemDraw在材料科學(xué)研究領(lǐng)域的重要性。
ChemDraw作為一種材料科學(xué)學(xué)習(xí)和研究的工具有著不可替代的作用。材料科學(xué)研究在實(shí)驗(yàn)中可以獲得大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),這是第一手的,也是非常重要的原始數(shù)據(jù)。借助計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備,可以保存大量的數(shù)據(jù),同時(shí)又可以利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(如計(jì)算、繪圖和擬合分析等)和查找。
利用ChemDraw進(jìn)行材料研究的優(yōu)勢(shì)在于它不但能夠模擬各類實(shí)驗(yàn)過程,了解材料的內(nèi)部微觀性質(zhì)及其宏觀力學(xué)行為,并且在沒有實(shí)際制備加工出這些新材料之前就能預(yù)測(cè)它們的性能,為設(shè)計(jì)優(yōu)異性能的新型材料提供強(qiáng)有力的理論指導(dǎo),同時(shí)可避免大量的實(shí)驗(yàn)工作,提高材料研究的效率,降低工作強(qiáng)度,節(jié)省研究經(jīng)費(fèi)。
計(jì)算模擬技術(shù)已應(yīng)用于材料行為工藝研究的各個(gè)方面,包括材料組織結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)模擬、材料熱處理計(jì)算機(jī)模擬、材料腐蝕與防護(hù)的計(jì)算模擬、鑄造過程計(jì)算機(jī)模擬、材料塑性成形過程計(jì)算機(jī)模擬、材料焊接過程計(jì)算機(jī)模擬等。主要目的是將理論與實(shí)驗(yàn)工作直接結(jié)合起來,模擬離不開理論和實(shí)驗(yàn),它們相互影響、相互促進(jìn)。例如,可以通過模擬計(jì)算出一個(gè)傳統(tǒng)的加工工藝為什么會(huì)出現(xiàn)問題,然后結(jié)合理論知識(shí)改進(jìn)工藝方案,最后通過實(shí)際生產(chǎn)來驗(yàn)證改進(jìn)的模擬結(jié)果,進(jìn)一步也驗(yàn)證了所用模型、理論的合理性。
利用ChemDraw進(jìn)行計(jì)算模擬架起了從微觀到宏觀,從基礎(chǔ)研究到工程應(yīng)用的橋梁。小到原子分子,大到飛機(jī)航母等尺度的材料行為都能通過不同的模擬方法進(jìn)行計(jì)算模擬。甚至隨著材料科學(xué)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展,能實(shí)現(xiàn)多尺度的耦合模擬,毋庸置疑,這大大擴(kuò)寬了人類認(rèn)識(shí)的眼界。
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