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研究方向

Rational discovery of new polymer materials for specific applications

"It has always been a dream of materials researchers to design a new material completely on paper, optimizing the composition and processing steps in order to achieve the properties required for a given application."

Extracted from the article: Gerbrand Ceder, COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE: Predicting Properties from Scratch, Science, 1998, 280(5366): 1099-1100

"Theory and experiment are historically the two main tools of material science, but during the last few decades, computer simulation has emerged as an increasingly important complement. In polymer science, simulations can be used to develop polymeric materials with improved properties, to optimize the geometries of macroscopic constructions, to study polymeric materials under experimentally inaccessible conditions, to explain experimentally observed phenomena and to reduce the number of required experiments. "

Extracted from the Chapter: U. W. Gedde et al., Simulation and Modelling of Polymers, Applied Polymer Science, 2021, 205-265

聚合物模拟与设计

发展新的模型方法(包括数学、物理模型和过程、分析策略、计算机程序算法)模拟研究各类真实化学结构的聚合物体系,一方面促进对一般聚合物物理现象的理解,另一方面提高对特定聚合物材料性质的预测。特别感兴趣的是模拟实验可观测量,如结构因子/中间散射函数、密度/体积膨胀系数、过程(玻璃化转变、熔融、结晶)特征温度、力学响应模量(本体模量、拉伸模量、剪切模量)/泊松比、溶度参数/相互作用参数、界面自由能/表面张力、渗透/阻隔性(扩散性、溶解性)等。主要的工作是结合已有分子建模、模拟和分析软件(尤其是学术软件)的功能优点加以灵活运用,揭示工艺过程、化学结构与物理性质之间的相互联系,集中精力考察模型方法的适用性和有效性。最终的目的是开发分子设计的新理念,实现对体系结构、相形态和材料性能的精准控制,为解决聚合物材料设计、合成制备、成型加工和应用中的实际问题服务。

所属NSFC学科代码

E0302: 工程与材料科学-有机高分子材料-高分子材料物理(高分子材料理论、计算与模拟):高分子及其复合材料的聚集态结构与性能关系。

B0309:化学-化学理论与机制-高分子物理与高分子物理化学(大分子理论、计算与模拟):大分子的链行为和相互作用、不同尺度结构的演变机制与调控、微观结构与宏观性质关联的本质。