《材料基因工程术语(T-CSTM 00839—2022).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料基因工程术语(T-CSTM 00839—2022).pdf（45页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 ICS 01.040.01 CCS A 20 团 体 标 准 T/CSTM 008392022 材料基因工程 术语 Materials genome engineering-Terminology 2022-08-29 发布 2022-11-29 实施 中关村材料试验技术联盟 T/CSTM 008392022 I 前 言 本文件参照 GB/T 1.1-2020 标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则 和 GB/T 20001.1 标准编写规则 第 1 部分：术语的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国材料与试验团体标
2、准委员会材料基因工程领域委员会（CSTM/FC97）提出。本 文 件 由 中 国 材 料 与 试 验 团 体 标 准 委 员 会 材 料 基 因 工 程 领 域 委 员 会 通 则 技 术 委 员 会（CSTM/FC97/TC01）归口。T/CSTM 008392022 1 引 言 材料基因工程是材料研发的新趋势。近年随着对材料的深入认识、快速发展的人工智能、数据库与材料研发相结合，出现这一新型的研究范式，即以数据驱动的科学第四范式。同时，围绕材料基因工程领域随之涌现，层出不穷的各类新术语。然而材料基因工程发展目前尚处于初级阶段，各类术语表述不一，同一术语表述不同。从科学发展过程可以看出，只有
3、标准的术语才能保证行业规范和健康发展。所以统一术语将有助于推动材料基因工程发展，促进材料学术交流，方便文献检索，推动材料数据库建设，因此有必要建设术语标准。从科学化、标准化、规范化的角度，收集和统计材料设计、开发、生产、计算、表征、数据、应用到评价等各环节中的术语，对材料数据生产、采集、汇交、存储、检索、交互、挖掘、计算、安全、质量、共享、知识产权等各方面起到标准约束和统一要求。本术语标准收集的词条来自于从 2008 年以来，Web of Science 引文索引数据库、专利数据库、标准数据库、国内外学术会议数据库检索统计的高频词。从这些材料基因工程领域使用频繁的术语中剔除了常见材料术语，保留
4、材料基因工程相关紧密的术语。材料基因工程是一种新兴的材料研究模式，具有高度学科交叉性和学术前瞻性。为了体现这些特性，术语选择原则是必须体现材料基因工程的特点和热点方向。本标准收集的术语根据通则类、计算类、数据类、制备类、表征类、应用类分成 6 类术语。在术语基础上衍生的词条以同一索引号下多级编号，形成分层关系。通过分类和分层实现材料基因工程术语体系建设。术语建设必须具备开放性。术语体系建设不是一蹴而就，一劳永逸，需要不断更新和扩展，所以本术语标准将与时俱进，调整和补充材料基因工程领域的术语，保证实时体现材料基因工程特点。通过建立材料基因工程术语标准，实现示范材料的通用标准、分类标准以及技术标准
5、，从而形成材料的系列术语体系，既反映材料基因工程的热点和特点，又支持材料数据库技术研究和大数据技术研究工作，共同支撑新材料数据平台的建设，提升新材料产业自主创新能力和综合竞争力。T/CSTM 008392022 1 材料基因工程 术语 1 范围 本文件界定了材料基因工程领域中的通用类、计算类、数据类、制备类、表征类、应用类术语规范性表述。本文件适用于材料基因工程领域的科学研究、教学和应用。2 规范性引用文件 本文件没有规范性引用文件。3.词条分类 材料基因工程术语词条按通用类、计算类、数据类、制备类、表征类和应用类分类。4 词条要素.1 词条要素构成 每类术语包括若干词条。每个词条由必需的要素
6、构成，包括索引号，一个术语或者几个同义术语和缩写，定义。同一个术语可由不同领域的词条定义，一个词条可以包括注解或者便于理解概念的示例。每个词条根据需要，可以增减一些要素。词条按照以下顺序包括如下要素：a)索引号（对发布的本文件所有语言是公共的）b)术语或者某语言中首选术语；c)首选术语（根据GB/T4880.1-2005的规则标明）；d)术语的缩写；e)许可的同义术语；f)定义的正文；g)来源；h)参见；i)注解；j)示例。4.2 定义中黑体字的用法 术语在定义、注解、示例中用黑体字印刷时，表示该术语已在其他词条定义过。4.3 定义中尖括弧的用法 对于一些具有普遍含义的术语，在术语定义句首，放
7、在尖括弧的文字指明该术语的特定应用范围或者领域。4.4 定义中方括弧的用法 定义之后的方括弧文字指明该术语定义来源，术语词典及版本详细信息参考附件文献列表。5.术语和定义 5.1 通用类 5.1.1 T/CSTM 008392022 2 材料基因工程 materials genome engineering 一种材料科学的新型研发理念，颠覆了传统的“试错法”，以“数据人工智能”为标志的数据驱动模式，实现新材料及工艺的理性设计和研究。在此模式下，材料研究活动围绕数据产生与数据处理展开，使掌握成分-组织-工艺-性能间关联规律的速度更快、效率更高、成本更少。5.1.2 大数据 big data 具有
8、体量巨大、来源多样、生成极快且多变等特征，并且难以用传统数据体系结构有效处理的包含大量数据集的数据。注：国际上，大数据的4个特征直接用volume、variety、velocity、variability予以表述，分别赋予它们在大数据语境下的定义。来源：GB/T 35295-2017，2.1.1 5.1.3 数据集 data set 集合数据记录汇聚形式。5.1.4 元数据 meta data 关于数据的数据。来源：GB/T19710-2005,4.5 注：包括描述材料样品信息、源数据、衍生数据的数据，描述数据的内容、产生、应用、共享、联系以及其他特征，帮助人们更好获取、管理、认识、利用数据。
9、5.1.5 材料数据 materials data 反映材料成分、结构、性能的各类数据，来自于实验、计算、分析、文献等途径，根据数据通则标准，分为样品信息、源数据、衍生数据，可以通过数据分析和挖掘进一步建立材料性能和数据之间的联系。5.1.5.1 材料数据集 materials dataset 面向材料应用，按照数据结构组织、存储和管理的数据集合。5.1.5.2 数据获取 data acquisition 通过实验、表征、计算、模拟等手段，采集材料成分、组织、性能、服役相关数据的过程。5.1.5.3 数据挖掘 data mining 对材料数据库中的数据通过统计、人工智能等算法进行抽取、转化、
10、分析和模式化处理，从中提取有效的、新颖的、潜在有用的、最终可理解的材料信息和知识的过程。5.1.5.4 数据查询 data access 数据访问 用户检索、浏览数据，甚至进一步利用数据潜力的过程。5.1.5.5 数据交换 data exchange 指将源模式下的数据结构转换为目标模式下的数据结构的过程。5.1.5.6 T/CSTM 008392022 3 数据字典 data dictionary 对每个元数据元素和元数据实体中的中文名称、英文名称、缩写名、定义、数据类型、值域、约束/条件和最大出现次数等属性进行完整说明。通常包括数据项、数据结构、数据流、数据存储和基本加工五个部分。其中数据
11、项是数据的最小组成单位，若干个数据项可以组成一个数据结构。通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流、数据存储的逻辑内容。注1：(1)数据项：是不可再分的数据单位。(2)数据结构：反映了数据之间的组合关系。(3)数据流：是数据结构在系统内传输的路径。(4)数据存储：是数据结构停留或保存的地方，也是数据流的来源和去向之一。(5)基本加工：其具体处理逻辑一般用结构化语言、判定表或判定树来描述。注2：数据字典一般有手工建立和利用计算机辅助建立并维护两种形式。前者按各条目规范的格式印制、填写和处理卡片，建立索引目录;后者可编制程序来生成和管理字典，并在生成字典的同时建立字典的数据库文件，以便于字典的修改
12、、查询和印刷。5.1.5.7 数据存储 data storage 对于材料研发领域产生的各类数据进行有效存储和管理的技术。5.1.5.8 数据评价 data evaluation 对材料数据的内容、质量、可靠性、价值、生命周期进行判断的过程 5.1.5.9 数据安全 data security 在数据的使用和交换过程中，保护在存储、处理过程中的数据不被破坏、泄露、篡改或非授权使用而采取的措施及技术。注：可以采用一定的安全机制，按照不同等级的权限对数据进行处理，保护数据所有者的权益。5.1.5.10 数据管理 data management 指对数据进行管理、维护、存储、评价、备份以及对其他用户
13、授予数据访问权限等全面操作。5.1.5.11 数据原则 data principle 指遵循FAIR的原则，FAIR是Findable（可发现）,Accessible（可获取）,Interoperable（可互操作）,Reusable（可再利用）英文单词首字母组合。注：参见可发现(5.1.47),可获取(5.1.48),可互操作(5.1.49),可再利用(5.1.50)。5.1.6 材料基因 materials gene 形象描述决定材料性能的基本功能单位。注：迄今为止，材料科学尚无特定的、科学的、明确的、普遍的微观组织结构。5.1.6.1 材料基因组 materials genome 指决定
14、材料性能的基本功能单位集合。注：与基因类似，材料科学尚无特定的、科学的、明确的、普遍的微观组织结构集合。5.1.7 高通量 high throughput 在材料基因工程领域，指在较短时间内处理大量样品，支持相应数据的技术体系，具有微量、快速、灵敏和准确等特点，相关技术可应用于材料制备、材料表征、材料计算、材料筛选等方向。T/CSTM 008392022 4 5.1.7.1 高通量技术 high throughput technology 高通量方法 high throughput method 借鉴生物研究理念，材料研究中如何实现高通量、多任务、多通道、高并发等目的的技术。5.1.7.2 高
15、通量工艺开发 high throughput process development 为了实现快速处理目的，研发高通量技术（5.1.7.1）的过程。5.1.7.3 高通量计算材料基础设施 high throughput computational materials infrastructure 通过计算机网络，将高性能计算、海量数据、和人工智能算法或工具的有效集成,建立起适合高通量材料计算筛选的信息化基础设施或者平台，包括能用于实现高通量材料计算的各种资源、软件和设备等。5.1.7.4 高通量实验 high throughput experiment 材料基因工程方法之一,不同于传统样品制备
16、实验手段。这一方式借鉴生物和制药研究方法，以小尺寸，大批量、并行特征的实验新型手段应用于材料研发，具有快速、灵敏、准确、高效率特点。5.1.7.5 高通量合成 high throughput synthesis 指基于多通道、并行手段合成制备材料样品的技术和方法。5.1.7.6 高通量制造 high throughput fabrication 指通过同步并行方式实现大批量材料生产。5.1.7.7 高通量计算 high throughput calculation 区别于传统计算方法，能够并行大批量实现计算目标的高效率计算技术。5.1.7.8 高通量表征 high throughput cha
17、racterization 区别于传统表征方法，能够并行大批量实现材料样品分析的高效率表征技术。5.1.7.9 高通量分析 high throughput analysis 以微板形式作为分析载体，自动化操作系统执行分析过程，灵敏快速的检测仪器采集实验结果数据，计算机分析处理实验数据，在同一时间检测数以千万的样品，并得到的相应数据的过程，它具有微量、快速、灵敏和准确等特点。注：高通量技术常应用于测量和测试中。5.1.7.10 高通量测量 high throughput measurement 高通量测试 high throughput testing 基于高通量测量设备或编写专门的程序，按一定
18、流程实现材料性能或者特征的记录过程。5.1.7.11 高通量筛选 high throughput screening 基于高通量设备对大批量的实验样品进行对比，选择优化材料成分范围的过程。5.1.7.12 高通量计算筛选 high throughput computational screening T/CSTM 008392022 5 通过材料计算寻找、筛选、替代或优化材料组成的基本构建单元，从而“构建”新的化合物，并计算其相关物性，同时结合材料信息学相关技术将数据、代码和材料计算软件进行集成，通过数据挖掘尽可能建立起材料组分、结构和性能的定量关系模型用于指导新材料设计。5.1.7.13 高
19、通量搜索 high throughput search 从已有的材料数据中通过高通量技术进行数据优化，挑选最佳的材料成分、工艺参数等。5.1.7.14 高通量处理 high throughput processing 指材料制备过程中，应用高通量技术对材料样品进行准备过程。5.1.7.15 高通量材料模拟 high throughput materials simulation 高通量模拟 high throughput simulation 材料基因工程特征手段之一，指材料模拟基于并行、高速的平台进行，具备快速高效特点。5.1.8 数据标识符 data identifier 标识符 iden
20、tifier 标识数据的符号，通常由字母和数字以及其它字符构成，满足FAIR原则需要，实现数据之间联系。5.1.9 样品信息 sample information 依据材料基因工程数据通则，指材料样品的成分、标识，制备条件等信息。5.1.10 原始数据 source data 测量或计算产生的，未经处理过的数据。来源：T/CSTM 00120-2019，3.4，有修改 注：也称为源数据，为避免与元数据混淆，修订称为原始数据。5.1.11 衍生数据 derived data 对源数据或者衍生数据进行分析后产生的结果数据。来源：T/CSTM 00120-2019，3.5 5.1.12 材料信息学
21、materials informatics 利用信息技术与技术对材料信息进行收集、存储、加工、检索、提取、交换、传输、分析、研究和应用的学科。5.1.13 纳米材料 nanomaterials 任一外部维度、内部或表面结构处于纳米尺度（1nm100nm)范围的材料。注：纳米材料可以分为零维材料、一维材料、二维材料、三维材料。来源：GB/T 30544.1-2014，2.4 5.1.13.1 零维材料 zero-dimensional materials 指粒径比较小的颗粒，包括团簇。常见的有纳米粒子，超细粒子，超细粉，烟粒子，人造原子，量子点，原子团簇及纳米团簇等。5.1.13.2 T/CST
22、M 008392022 6 一维材料 one-dimensional materials 指电子仅在一个维度的纳米尺度方向上自由运动（直线运动），如纳米线性结材料、量子线，最具代表的是碳纳米管。5.1.13.3 二维材料 two-dimensional materials 全名称二维原子晶体材料，指电子仅可在两个维度的纳米尺度（1nm100nm）上自由运动（平面运动）的材料，如纳米薄膜、超晶格、量子阱、石墨烯。5.1.13.4 三维材料 three-dimensional materials 指电子可以在三个维度的纳米尺度上自由运动，如纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒结构（纳
23、米结构材料）。5.1.14 本体 ontology 对一个论域中存在的概念及其关系和性质进行可共享的、可形式的、可显现的描述。注：使用该本体所建立的模型可以被其他人员或系统共享。5.1.15 表型 phenotype 某一研究对象所能显现出的性状的总和。5.1.16 材料研究 materials research 从事材料开发和性能改进使之得以应用的行为。5.1.16.1 材料开发 materials development 为研究新材料或者提升已有材料性能进行的活动。5.1.16.2 材料表征 materials characterization 运用各种技术和方式对材料成分、性能、组织等特
24、点进行检测、观察、记录的过程。5.1.16.3 材料发现 materials discovery 通过理论和计算预测材料的组分、结构与性能，实现新材料发现和性能拓展。5.1.16.4 材料非线性 materials nonlinearity 指材料行为与成分、组织、物理环境之间不是简单线性关系，而是复杂、耦合关系。5.1.16.5 材料分类 materials classification 材料按照化学组成可以分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料。5.1.16.6 材料工程 materials engineering 以材料科学原理为基础，研究、开发、生产和应用各种材料的工程领域
25、。5.1.16.7 材料合成 materials synthesis 通过一定途径，从气态、液态或者固态的各种原材料中得到化学成分、组织及性能不同于原材料的新材料的过程。T/CSTM 008392022 7 5.1.16.8 材料科学 materials science 结合固体物理、无机化学、有机化学与物理化学等学科发展推动了物质结构和物理化学性质的研究，从而对材料制备、成分、结构与性能以及之间关系认识愈加深入的一门学科。5.1.16.9 材料加工 materials processing 为了实现应用，对材料进行性能、形状和尺寸改变的过程。5.1.16.10 材料检测 materials
26、test 对原材料的成分分析、测量、无损伤检测和环境模拟测试等。5.1.16.11 材料建模 materials modeling 为了研究材料成分、组织和性能关系建立的模型的行为和过程。5.1.16.12 材料预测 materials prediction 通过理论模型预测材料组织、性能的行为。5.1.16.13 材料选择 materials selection 选择满足性能要求材料的过程和手段。5.1.16.14 材料描述符 materials descriptor 用于标识材料样品、成分、特征、性能、工艺等符号。5.1.16.15 材料模拟 materials simulation 根据
27、实际材料问题建立模型，对真实材料及其体系和过程进行求解计算或模拟，以获知所模拟系统的某些关键性特征的一类研究方法。5.1.16.16 材料筛选 materials screening 从多个备选材料中，依据一定要求和规则缩小材料选择范围，寻找潜能满足需要的过程。5.1.16.17 材料设计 materials design 通过理论和计算预测材料的组分、结构与性能的行为。5.1.16.18 材料辨识 materials identification 在丰富的材料数据库中，通过材料数据库检索或者人工智能方式确定材料品种的过程。5.1.16.19 材料识别 materials recognitio
28、n 指应用人工智能对材料种类、特性、样品的辨别和标识。5.1.16.20 材料分形 fractal of materials 界面失稳引起材料几何分形与界面形态的演变。5.1.16.21 材料知识 materials knowledge T/CSTM 008392022 8 指以材料科学和认知体系，在材料基因工程领域中，指数据挖掘获得的有价值信息。5.1.16.22 材料知识系统 materials knowledge system 材料基因工程领域中，材料数据有价值信息的体系。5.1.16.23 材料数据库 materials database 用于材料数据存储、查询、管理、处理的数据库。在
29、材料基因工程中，是不可或缺的重要组成部分。5.1.16.24 数据库中的知识发现 knowledge discovery in databases；KDD 从原始数据中提炼出有意义的、简洁的知识，直接提供给使用者，是数据挖掘的一种更广义的说法。注：基于数据库的知识发现(KDD)和数据挖掘还存在着混淆，通常这两个术语替换使用。KDD表示将低层数据转换为高层知识的整个过程。而数据挖掘可认为是观察数据中模式或模型的抽取。虽然数据挖掘是知识发现过程的核心，但它通常仅是数据库中的知识发现的一部分。5.1.16.25 材料特性预测 material properties prediction 在材料基因工
30、程领域，指基于材料物理、化学、力学方面认识，通过数学建模，数值模拟和回归等人工智能手段预测材料性能。5.1.16.26 材料集成 materials integration 材料一体化 在材料基因工程领域，指材料计算、模拟、服役等研究活动集成。5.1.16.27 材料基因组计划 material genome initiative；MGI 美国在2011年启动的一项科学计划，这一计划是基于材料计算指导实验的材料新型研究模式，目的在于加快研究材料进程。翻倍加快材料研发速度，减半降低材料研发成本是这一计划的特点。5.1.17 超晶格 super lattice 由两种或多种厚度在纳米量级的半导体材
31、料构成的周期性交替层结构。在这种结构中，相邻势阱中的电子可以互相耦合，使得原来分立的能级展宽成为微小能带。5.1.18 成分分布 composition spread 材料成分沿着材料空间变化，常用于表示梯度材料性能与成分关系。注：成分分布是成分数据之一，反映材料成分的数据，与样品信息有关。5.1.19 尺寸效应 size effect 由材料整体或局部尺寸的微小化引起的机理及性能等特异性变化的现象。5.1.20 多变量分析 multivariate analysis 针对统计资料中同时存在多个变量（或称因素、指标）时的统计分析方法。随着计算机能力提高，该方法更为普遍在材料基因工程中应用。它为
32、统计方法的一种，是统计学的重要分支，是单变量统计的扩展。5.1.21 T/CSTM 008392022 9 多尺度 multi-scale 从原子（分子）尺度、纳观尺度、微观尺度、介观尺度、宏观尺度的不同尺度研究。5.1.21.1 多尺度方法 multi-scale method 结合多个尺度研究材料的方法。5.1.21.2 多尺度分析 multi-scale analysis 对材料基于微观、介观、宏观不同尺度的研究。5.1.21.3 多尺度建模 multi-scale modeling 在材料基因工程领域，对材料进行包含原子(分子)水平、纳观尺度、微观尺度、介观尺度、宏观尺度等不同尺度耦合
33、关联的计算机仿真行为。5.1.21.4 多尺度模拟 multi-scale simulation 结合全部原子（分子）尺度、纳观尺度、微观尺度、介观尺度、宏观尺度或者几个尺度建模模拟材料组织和性能、服役行为等。5.1.21.5 多尺度模型 multi-scale model 从原子尺度到微观、介观、宏观的多尺度模拟的材料模型。5.1.21.6 多尺度设计 multi-scale design 基于微观、介观、宏观等多尺度进行材料结构设计获得期望的性能。5.1.22 多功能材料 multifunctional materials 具备电、磁、声、光、热等多方面特性的材料。5.1.23 多物理场
34、multiphysics 包括力学、热、电、磁等物理环境。5.1.23.1 多物理场建模 multiphysics modeling 综合考虑力学、热、电、磁等物理环境下的材料性能模型。5.1.24 多相 multi-phase 材料中具备多个不同微观组织的结构。5.1.24.1 多相材料 multi-phase materials 指材料由多种不同组织构成。5.1.25 多材质 multi-material 指不同物质以一定方式组合形成材料。5.1.26 功能材料 functional materials 指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。T/CSTM 008392
35、022 10 5.1.27 构效关系 structure-activity relationship 结构与性能之间存在直接或者间接关系。5.1.28 关键维度 critical dimension 决定材料性能的方向。5.1.29 合金设计 alloy design 基于元素和含量、性能的定量认识，通过模型设计合金的成分、数量，满足性能要求。5.1.30 集成计算材料工程 integrated computational materials engineering；ICME 结合物理、化学、力学、材料等多学科对材料复杂行为进行建模和计算,实现材料设计目的。注：基于多尺度材料模型和计算模拟集成
36、设计材料及相关工艺，并将其应用于工程设计制作的一类方法学。有时又扼要解释为使用多尺度材料建模振兴科学工程设计的方法学。ICME主要是将计算工具得到的材料信息与工业产品性能分析和制造工艺模拟集成，与美国政府与2011年提出的材料基因组计划（Material Genome Initiative MGI）关系密切。材料基因组计划还考虑了数据驱动的作用，提出了加快研究速度和降低研究成本的目标。5.1.31 晶体结构预测 crystal structure prediction 通过计算机软件预计晶体生长方向和晶面的能力。5.1.32 计算材料学 computational materials scie
37、nce 材料科学与计算机科学的交叉学科，综合材料科学、数学、物理学、化学以及机械工程等学科而发展，是连接材料学理论与实验的桥梁，对材料组织结构和性能进行建模、模拟仿真计算和预测预报，是关于材料组成、结构、性能、服役性能的模拟与设计学科。5.1.33 数学建模 mathematical model 根据实际问题来建立数学模型，对数学模型来进行求解，然后根据结果去解决实际问题。5.1.34 梯度 gradient 原指是指物体或斜面倾斜、歪斜的程度，现指材料成分或者性能随深度或距离变化。示例：梯度损伤、梯度损伤理论和梯度损伤模型。5.1.35 拓扑 topology 研究几何图形或空间在连续改变形
38、状后某些性质保持不变的一个学科。它只考虑物体间的位置关系而不考虑它们的形状和大小。5.1.35.1 拓扑优化 topology optimization 一种根据给定的负载情况、约束条件和性能指标，在给定的区域内对材料分布进行优化的数学方法，是结构优化的一种。结构优化可分为尺寸优化、形状优化、形貌优化和拓扑优化。5.1.36 相变 phase transformation T/CSTM 008392022 11 一个有大量原子或者分子构成的系统，在一定外部约束条件下达到平衡时，系统内形成一个或多个相互区别的均匀区域，称为相。当外界施加的约束条件（如温度、压强、磁场强度等）改变时，引起系统中相的
39、数目或者相的性质发生变化的现象。5.1.37 相图 phase diagram 在给定条件下体系中各相达到平衡后，环境约束（如温度和压力）、稳定相态、相组成及热力学变量（如化学势、摩尔焓、摩尔熵等）间相互关系的几何表达，即表示平衡条件下的系统状态图。5.1.38 相图计算 calculation of phase diagram；CALPHAD 指运用热力学原理计算一个体系的相平衡关系和绘制相图。利用这种方法可以在已有化合物材料基础上预测和设计具有某种特定结构和性能的新材料。5.1.39 异质材料 heterogeneous materials 由两种不同元素或者不同成分、组织的材料所构成的材
40、料。5.1.40 异质结 heterojunction 由两种不同元素或者不同成分材料所构成的结型材料。注：常用于研究物质的扩散行为。5.1.41 异质结构 heterostructure 由两种不同元素或者不同成分材料所构成的结构。5.1.42 有序-无序转变 order-disorder transition 无序结构和有序结构间的相互转化。注：通常高温有利于向无序相转化，低温则有利于向有序相转化。有序-无序转化会影响物质的物理性质和化学性质。5.1.43 增材制造 additive manufacturing 3D打印 3D printing 融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以
41、数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。5.1.44 综合分析 integrated analysis 在材料基因工程领域，结合各种分析手段对材料性能和特征行为进行研究。注：一般指通过实验和计算两个方面进行。5.1.45 组学 omics 生物科学研究发现单纯研究某一方向（基因组，蛋白质组，转录组等）无法解释全部生物医学问题，提出从整体角度出发研究人类组织细胞结构，基因，蛋白及其分子间相互的作用，通过整体分析反映人体组织器官功能和代谢的状态，为探索人类疾病的发病机制提供新的思
42、路。注：受此启发出现基因组(genome)和基因组学(genomics)两个名词，过去10年“组omes”和“组学omics”成为科学界的流行语，部分组学已经被确立为一个重要的知识体系和研究领域。T/CSTM 008392022 12 5.1.46 系综 ensemble 由宏观性质完全相同而微观性质各不相同的大数目体系所组成的集合。5.1.46.1 微正则系综 microcanonical ensemble 由许多具有相同能量、粒子数、体积的体系的集合，属于系综的一种。5.1.46.2 正则系综 canonical ensemble 它代表了许多具有相同温度的体系的集合，是统计力学中系综的一
43、种。5.1.47 可发现 findable 指数据及其元数据被赋予全球性唯一并持久的标识，数据被丰富的元数据所描述并在可检索的源中登记或建立索引，易于被第三方(人员与机器)方便地找到。5.1.48 可获取 accessible 指数据及其元数据可使用标准通讯协议通过标识查询并获取。5.1.49 可互操作 interoperable 指数据及其元数据的表达使用正式、可获得、共享和广泛使用的语言。5.1.50 可再利用 reusable 指数据及其元数据由多种准确并相关的特征所描述，与细致的出处信息相关联并符合相关领域的标准，从而被不同用户(人员与机器)方便地使用。5.2 计算类 5.2.1 高性
44、能计算 high performance computing 通常指使用多台处理器组成的高性能计算系统所执行的计算。5.2.2 有限元法 finite elements method 将连续体离散化为若干有限大小的单元体，建立模型对实际物理问题进行模拟求解的分析方法。5.2.3 第一性原理计算 first principle calculation 根据原子核和电子互相作用的原理及其基本运动规律，运用量子力学原理，经过近似处理后直接求解薛定谔方程的算法。被广泛应用在化学、物理、生命科学和材料学等领域。注：可以确定已知材料的结构和基础性质，并实现原子级别的精准控制，是现阶段解决实验理论问题和预测
45、新材料结构性能的有力工具。由于不需要开展真实的实验，极大地节省了实验成本。5.2.3.1 从头计算 ab initio calculation 狭义指不使用经验参数，只基于电子质量，原子核质量等少数实验数据进行计算，进而获得物质分子结构和性质参数的过程。注：与5.2.3第一性原理计算同义。5.2.4 T/CSTM 008392022 13 格子玻尔兹曼方法 lattice Boltzmann method 一种基于细观尺度模型和通过对玻尔兹曼方程进行离散，得到离散玻尔兹曼方程作为理论基础的模拟方法。5.2.5 分子动力学 molecular dynamics；MD 一种分子模拟方法，依靠牛顿力
46、学模拟分子体系的运动，以粒子位置和动力学信息为基础，计算体系的热力学量和进一步获得其它宏观性质。属于微观尺度的模拟方法。5.2.5.1 高通量分子动力学计算 high throughput molecular dynamics 以高通量方式进行分子动力学模拟的方法和技术。5.2.6 相场法 phase-field method 考虑化学场、晶体场、结构场随时间和空间变化下，以态变量离散化形式处理固态和液态相变动力学的一种微观组织模拟方法。注：20世纪80年代中期，Langer，Caginalp提出相场模型，以克服界面追踪法的缺点，可以描述枝晶的生长过程，避免跟踪固液界面的位置与形状。在相场模型
47、中，固/液界面不再是厚度为零的尖锐界面，而是具有一定厚度的弥散界面。相场模型的基础是Ginzburg-Landau方程，通过引入一个或一组仅在界面区域急剧变化但在空间上仍然保持光滑性的场变量序参量场来描述不同的相(如等于1时表示固相;等于-1或0时表示液相;其他值时为界面)，并与其他场变量(如溶质场、温度场、应力场等)结合起来描述组织演化问题。5.2.7 多场耦合 multi-field coupling 多个物理场（温度场，应力场，湿度场）相互叠加，相互影响的作用。5.2.8 多相场 multi-phase-field 多个相在空间中的分布及其演化情况。5.2.8.1 多相场法 multi-
48、phase-field method 基于热动力学解决材料中多相演化问题的方法。5.2.9 原子模拟 atomistic simulation 基于原子尺度，应用量子力学理论的材料性能计算。5.2.10 本构方程 constitutive equation 表述金属材料变形时，应力或应力对时间的变化率同应变或应变速率之间关系的物性方程，也称本构关系。它反映了材料性质等因素对上述关系的影响，是金属塑性加工力学的重要方程之一。5.2.11 密度泛函理论 density functional theory 一种研究多电子体系电子结构的方法。密度泛函理论在物理和化学上都有广泛的应用，特别是研究分子和凝
49、聚态的性质，是凝聚态物理计算材料学和计算化学领域最常用的方法之一。5.2.12 能带结构 band structure 周期性晶格的量子动力学电子波衍射引起的现象。材料的能带结构决定了多种特性，特别是材料电子学和光学性质。T/CSTM 008392022 14 5.2.13 均质化 homogenization 在细观尺度下对非均质材料中呈现出周期性的单胞堆积结构，以单胞作为代表性体积单元RVE，建立力学模型，利用能量极值原理计算变分，得出基本求解方程，再利用周期性条件均匀化条件及数学变换，联立求解，然后通过类比得到宏观等效的弹性系数张量，或者运用渐进展开和平均法得到细观尺度下RVE的场响应平
50、均作为宏观整体性质。5.2.14 自适应网格细化 adaptive mesh refinement 有限元计算中，在变化较为剧烈的区域，如大变形、激波面、接触间断面和滑移面等，网格在迭代过程不断调节细化，实现网格点分布与物理解的耦合，从而提高解的精度和分辨率的一种技术。5.3 数据类 5.3.1 大数据挖掘 big data mining 大数据分析 big data analytics 从海量数据找到值得参考的样型或规则，转换成有价值的信息、洞察或知识，创造更多新价值。注：参见大数据(5.1.3)。5.3.2 机器学习 machine learning 计算机通过对数据、事实或自身经验的自动