計算機在材料科學中的應用淺析

孫芳芳

【摘要】材料科學是一門新興的學科，無論是學術研究還是操作經驗都不算成熟，要對其進行系統、完整的研究還需要一個很長、很艱難的過程。材料科學的研究需要涉及到大量的人力難以解決的問題，這就需要結合現代技術，計算機技術的應用也就顯得極為必要。本文主要介紹計算機在材料科學中的應用方向和計算機應用的幾個比較重要的作用，本文研究的目的是希望計算機技術能在材料科學的研究中有進一步的發展。

【關鍵詞】計算機 材料科學 應用

材料科學是多個專業結合下新產生的學科，我國目前對于材料科學的研究還處于發展階段，沒有成熟。但在實際之中，我們對于材料的性能、質量有了更高的要求，這在一定程度上提升了材料科學理論研究的動力，但也給研究帶來了很大的壓力。計算機在材料科學中的應用是材料科學發展的必經之路，也是材料科學進一步發展的臺階。這是實際中對材料要求更嚴格的體現，計算機的快速、便捷、高精度能夠給材料科學的研究帶去很大的便利，材料科學的發展也離不開計算機技術的引進。

一.計算機在材料科學中的應用方向

1.利用計算機進行新材料設計

隨著社會經濟的發展，人們對于材料的質量、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計出新的材料用于生產、生活。新材料的設計需要將大量的理論和實驗對比數據、圖像進行分析，從而提出設計新材料的方法。其中涉及到的大量的數據和圖像，如果根據以往的采取人工分析的方法，需要投入大量的人力、物力，并且人工進行數據的分析，因為人力的精力有限，無法達到計算機的精確程度，在數據分析過程中極容易出現錯誤。而新材料的設計是一個需要極高的精準度的工作，其中即便是一點小失誤，也會引起新材料的特性的變化，所以新材料的設計必然是離不開計算機的加入的，只有計算機才能保證設計過程中的錯誤少發生甚至是不發生。

2.利用計算機進行數據和圖像處理

計算機在材料科學中的應用主要體現的就是數據和圖像的分析能力，其準確性和高強度的分析能力是人工所不能比擬的。一般而言，對于數據的分析最便捷、最直觀的是利用圖表進行分析，而計算機擁有良好的存儲系統，將數據錄入計算機并保存，即可在計算機上通過簡易的方式繪出圖表進行分析，除此之外，計算機儲存系統還擁有很強的查詢功能，面對如此龐大的研究數據，也只有計算機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據。

3.利用計算機對系統進行模擬

眾所周知，材料科學的研究過程中，需要根據理論做出許多的模擬實驗，再從實驗中總結需要的數據，并對數據進行分析，從而再進行試驗。任何一門科學在進行新材料的設計或是新理論的提出時，都需要這一個“研究—實驗—分析”的循環的過程。計算機強大的數據分析能力和對比能力在材料科學是模擬試驗中就可以派上用場。計算機模擬的主要操作過程就是將模擬得出的分析數據和實際體系的實驗數據進行比較，發現其中的缺陷，即是檢驗其準確程度。一般而言，一次對比是遠遠不夠的，需要不斷的分析、實驗、對比，這一循環過程涉及到的龐大的工作量就需要計算機來完成。

二.計算機在材料科學中的作用分析

1.方便查閱資料和人員之間的交流

研究人員要在某一領域進行研究，必須要能夠掌握該領域科研的最新消息，即要能夠知道該領域的其他研究人員都在做什么，該領域未來的發展前景如何，以及研究出成果之后發表途徑是什么等。計算機網絡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，研究人員可以在網絡平臺上找出自己需要的資料，計算機很多的數據庫，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，而當自己的研究有了成果時，也可以通過網絡平臺發表出來，供他們學習參考。材料科學作為新興的學科，需要各研究人員相互溝通共同努力，唯有這樣才能更進一步推動材料科學的發展。

2.計算機是材料科學的開發設計中的重要工具

材料科學還處于發展階段，其研究還不成熟，這就需要材料科學的學者不能停下腳步，需要不停的進行學習和研究。但是研究人員的精力是有限的，這就需要計算機的加入，研究人員利用計算機進行研究，其效果會好很多，效率也會更高，這就更有利于材料科學的發展。在新材料的開發中，需要利用計算機進行材料的組成、性能的分析，因此，計算機在新材料的研究、設計中有著重要的作用。而另一方面，材料科學的研究中，必須要經歷實驗、模擬這一過程，計算機憑借其強大的運行能力，可以被研究人員用來進行模擬操作，從而檢驗材料的各種屬性。

3.計算機圖像分析功能

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

三.總結

現代技術的發展已經到達一定程度，計算機也已經融入到了各個領域。而對于材料科學這樣的新興的學科，研究中必然會涉及到許多的數據、圖像，所以對于計算機的應用也就顯得極為重要，一般來說，要促進材料科學的發展，計算機成了必要的工具。材料科學的研究還不成熟，在計算機的應用之后，還需要研究人員堅持不懈的努力，為材料科學的發展貢獻力量。

【參考文獻】

[1]黃少鶴.計算機在材料科學中的應用分析[J].信息科技，2013.

[2]黃萬.計算機在材料科學中的應用[J].包鋼科技，2009.