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机器学习及其在材料研发中的作用

材料导报 2022年第1期36卷 179-185页

作者：宋庆功常斌斌董珊珊顾威风康建海王明超刘志锋中国民航大学理学院低维材料与技术研究所天津300300 安阳学院航空工程学院河南安阳455000 中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300

文献统计表明,大数据背景下机器学习方法在材料领域迅猛发展、地位凸显。本文简介了机器学习的诞生与发展,大数据背景下机器学习的作用、意义及可解释性;综述了机器学习在材料领域的应用进展。一方面,机器学习为材料结构和性能预测提供... 详细信息

文献统计表明,大数据背景下机器学习方法在材料领域迅猛发展、地位凸显。本文简介了机器学习的诞生与发展,大数据背景下机器学习的作用、意义及可解释性;综述了机器学习在材料领域的应用进展。一方面,机器学习为材料结构和性能预测提供了新方法和技术;另一方面,它通过与传统方法的结合、融合,使之改进或升级。机器学习的应用能为材料研究提供重要依据,提高了材料研发的效率,节约了时间和资源,提升了成果质量,加快了发现、研制新材料的进程。人们尚需进一步开发新的机器学习方法,以进一步增强预测的可解释性和准确性,避免过拟合情况的发生。

关键词：机器学习材料研究模拟方法结构与性能预测

阶梯化对快离子导体LixTiS2的结构与能量性质的影响

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物理学报 2008年第5期57卷 3093-3099页

作者：宋庆功姜恩永康建海天津大学理学院现代材料物理研究所天津市低维材料物理与制备技术重点实验室天津300072 中国民航大学理学院天津300300

根据密度波理论建立了stage-2有序LixTiS2(x=1/8,1/6,1/4,1/3,3/8,1/2)系统的晶胞模型.采用平面波赝势方法,对stage-2有序系统和stage-1有序LixTiS2(x=0,1/4,1/3,1/2,2/3,3/4,1)系统进行了几何结构优化和总能量计算,并进行了对比研究.发现stage-2晶胞的参量c(d)与stage-1晶胞的参量2c0(d)有相似的变化规律.但在stage-2有序系统中,有插层离子的夹层间距c1(d)相对于stage-1有序系统的夹层间距c0(d)额外膨胀,而与之对应的无插层离子的夹层间距c2(d)被压缩.这种额外膨胀和压缩有一定的互补关系.阶梯化对TiS2夹层中的原子结构也有显著影响.stage-2有序Li1/2TiS2系统的形成能明显高于stage-1有序Li1/2TiS2系统,表明后者更稳定.这与已报道的实验结果一致.stage-2有序Li1/4TiS2系统的形成能低于stage-1有序Li1/4TiS2系统,预言了一种新的有序结构.

关键词： LixTiS2 阶梯结构有序—无序相变第一性原理计算

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材料信息学初探

科学通报 2003年第22期48卷 2384-2387页

作者：宋庆功中国民航学院理学院天津300300

提出了材料信息学的概念并进行了阐述,列举并概述了材料信息学的主要任务与研究领域,探讨了发展材料信息学的意义,提出了发展这一新兴学科的建议.

关键词：材料信息学材料设计材料数据库专家系统材料科学信息科学

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菱方晶体的有序结构

科学通报 2007年第23期52卷 2715-2719页

作者：宋庆功姜恩永天津市低维材料物理与制备技术重点实验室天津大学理学院现代材料物理研究所天津300072 中国民航大学理学院材料物理系

就菱方晶体建立了简单菱方晶格气体模型,用密度波理论研究了菱方固溶体的有序结构.根据无序态固溶体系统的能量在Brillouin区高对称点取极值的特点,确定驱动有序结构的波矢量.由此推导出7种有序结构类型,包括4种完全有序结构和相应的A... 详细信息

就菱方晶体建立了简单菱方晶格气体模型,用密度波理论研究了菱方固溶体的有序结构.根据无序态固溶体系统的能量在Brillouin区高对称点取极值的特点,确定驱动有序结构的波矢量.由此推导出7种有序结构类型,包括4种完全有序结构和相应的A基元浓度.根据这些理论结果预报了A1/4B3/4,A1/2B1/2,A3/4B1/4型有序固溶体的存在.根据刚玉型二元金属氧化物的特点,用二次有序化理论对其中阳离子的有序结构进行研究,预报了(A1/4B3/4)2O3,(A1/2B1/2)2O3和(A3/4B1/4)2O3型有序固溶体的存在.根据理论结果对文献报道的典型实验结果进行了解释,包括刚玉结构的过渡金属掺杂α-Al2-xTxO3(T=Sc,Y,La,Ac,x=0.5)晶体,刚玉型α-FeAlO3晶体,α-Fe2-xCrxO3固溶体,以α-Al2O3,α-Cr2O3和α-Y2O3为主要成分的抗高温氧化的多元膜和复合膜等.这些有序结构的确定为材料结构和性能的第一性原理研究等奠定了基础.

关键词：菱方晶体密度波有序结构刚玉

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六方密堆晶体中填隙原子的有序结构

科学通报 1992年第22期37卷 2041-2043页

作者：宋庆功顾秉林唐山工程技术学院物理系清华大学物理系北京100084

许多金属晶体呈六方密堆结构。当这类金属与其它原子较小的非金属元素形成化合物时,金属子晶格可保持六方密堆结构,非金属原子则占据填隙位置。实验上发现,随组分的不同非金属原子形成不同的有序结构,并且在一定温度下发生有序-无序相... 详细信息

许多金属晶体呈六方密堆结构。当这类金属与其它原子较小的非金属元素形成化合物时,金属子晶格可保持六方密堆结构,非金属原子则占据填隙位置。实验上发现,随组分的不同非金属原子形成不同的有序结构,并且在一定温度下发生有序-无序相变。这对于材料的性能有重要影响。因此,研究非金属原子的基态位形对这类材料的设计具有重要意义。

关键词：晶体结构六方密堆晶体填隙原子

行业高校图书馆学科化知识服务路径——以中国民航大学为例

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社会科学家 2014年第9期29卷 154-157页

作者：徐楠宋庆功党亚茹中国民航大学图书馆天津300300 中国民航大学学报编辑部天津300300

文章结合参加行业性科研课题学科化知识服务的体会,分析以运行经营为主体的行业发展学科化知识服务的需求与特点,总结行业高校科研过程中学科化知识服务实践内容,提出行业高校图书馆渗透科研过程的学科化知识服务的可实现路径建议。

关键词：学科化知识服务行业高校图书馆服务路径

纳米TiO2改性内墙涂料的光催化降解甲醛研究

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纳米TiO2改性内墙涂料的光催化降解甲醛研究

作者：宋庆功四川大学

学位级别：硕士

甲醛为较高毒性的物质,具有强烈的致癌和致畸作用。装饰材料造成的室内甲醛超标问题越来越引起人们的重视。本文在简要叙述了纳米乳胶漆涂料的应用研究现状和纳米TiO2的光催化性能的基础上,提出了利用纳米TiO2改性内墙涂料进行光催化降... 详细信息

甲醛为较高毒性的物质,具有强烈的致癌和致畸作用。装饰材料造成的室内甲醛超标问题越来越引起人们的重视。本文在简要叙述了纳米乳胶漆涂料的应用研究现状和纳米TiO2的光催化性能的基础上,提出了利用纳米TiO2改性内墙涂料进行光催化降解甲醛的新思路。系统的研究了纳米粉体的分散,以及纳米粉体的添加量、粒径大小、复合添加等对改性乳胶漆光催化降解甲醛性能的影响,同时进行了纳米粉体加入对乳胶漆耐候性的影响研究。通过对纳米粉体及其水分散体进行UV-Vis光学性能的研究,表明锐钛型纳米TiO2在紫外区具有很好的紫外吸收能力,在可见光区具有很好的漫反射能力。通过沉降实验和zeta电位测定表征纳米TiO2粉体分散性实验,结果表明分散剂5040和分散剂六聚偏磷酸钠对纳米TiO2的分散效果比较好。经过纳米材料改性的内墙乳胶漆,24个小时以后甲醛的降解率均可达到40 %以上。乳胶漆的光催化降解甲醛能力并非随锐钛型纳米TiO2添加量的增加而线性提高。实验证明纳米粉体的添加量在1%-2%范围之内光催化效果比较好。随着粒径的减小,乳胶漆对甲醛的光催化降解能力有了明显的提高。通过对改性乳胶漆光催化降解甲醛能力的重复性检测表明,乳胶漆的光催化能力具有一定的持久性。与未改性的乳胶漆的耐候性相比,只添加锐钛型TiO2改性乳胶漆的耐候性得到一定的提高。纳米复合配方的乳胶漆中添加少量的金红石型纳米TiO2后,使得改性后的乳胶漆耐候性得到进一步的提高。表明纳米粉体的加入并没有破坏乳胶漆的耐候性。

关键词：纳米改性乳胶漆纳米TiO2 光催化甲醛降解

插层化合物Ag1/4TiSe2电子结构的第一性原理研究

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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物理学报 2008年第12期57卷 7827-7832页

作者：宋庆功王延峰宋庆龙康建海褚勇中国民航大学理学院天津300300 河北工业大学理学院天津300130 唐山师范学院数学与信息科学系唐山063000

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,选用局域密度近似对Ag1/4TiSe2及TiSe2的几何结构进行了优化和总能量计算.计算得到的晶格常量与实验结果符合较好,负的形成能表明有序Ag1/4TiSe2系统的稳定性.布居数、键长、能带结构和态密度的... 详细信息

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,选用局域密度近似对Ag1/4TiSe2及TiSe2的几何结构进行了优化和总能量计算.计算得到的晶格常量与实验结果符合较好,负的形成能表明有序Ag1/4TiSe2系统的稳定性.布居数、键长、能带结构和态密度的计算结果显示:Ag以较强的离子性结合于Ag1/4TiSe2中.Ag的插入使得半金属性的TiSe2变为金属性的Ag1/4TiSe2,导电性质得到明显改善.

关键词： Ag1/4TiSe2 电子结构插层化合物第一性原理计算

插层化合物Li_xTiS_2中Li离子-空位二维有序结构稳定性的第一性原理研究

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物理学报 2007年第8期56卷 4817-4822页

作者：宋庆功姜恩永裴海林康建海郭英天津大学理学院现代材料物理研究所天津市低维功能材料物理与制备技术重点实验室天津300072 中国民航大学理学院天津300130 河北工业大学理学院天津300300

根据局域密度近似下的密度泛函理论,用第一性原理方法对TiS2,LiTiS2和LixTiS2(x=1/4,1/3,1/2,2/3,3/4)有序系统进行了几何优化和总能量计算.将计算结果与已有的实验和理论结果进行了对比,得到的归一化结构参量增量Δa0和Δc0随离子浓度... 详细信息

根据局域密度近似下的密度泛函理论,用第一性原理方法对TiS2,LiTiS2和LixTiS2(x=1/4,1/3,1/2,2/3,3/4)有序系统进行了几何优化和总能量计算.将计算结果与已有的实验和理论结果进行了对比,得到的归一化结构参量增量Δa0和Δc0随离子浓度单调地增加,与实验结果符合较好.LixTiS2(x=1/4,1/3,1/2,2/3,3/4)有序结构的形成能均小于零,表明这些结构的稳定性.具有3a0×a0有序结构的Li1/2TiS2系统的形成能最低、结构最稳定.研究结果表明,对上述系统使用局域密度近似下的密度泛函理论是合理的.

关键词： LixTiS2 有序结构第一性原理计算密度泛函理论