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材料设计的原理与方法摘要:材料设计是现代材料研制过程中必须首要解决的问题，是材料设计由定性化向定量化方向发展的必然趋势，本文论述了材料设计的定义、范畴和发展现状, 并对材料设计中的各种理论方法进行了详细论述和举例，在此基础上对该领域的发展提出了若干建议。
关键词:材料设计；理论；方法0引言材料设计是材料科学中的一个新兴分支，其内容是应用已有的知识与技术研制具有预期性能的新材料。
它的提出始于50年代，从70年代末期开始有了迅速的发展，特别是近几年来，已经有了不少引人注目的成果，越来越受到发达国家的重视。
生物技术、信息技术和新材料的发展是现代科学技术发展的三大支柱，其中新材料的发展是当代高新技术的基础，也是现代工业的基石，因此人们对材料的研究、开发和性能提出了越来越高的要求。
然而长期以来，材料研究主要采用“炒菜筛选法”或“试错法”，这一般需要依赖大量的试验，造成人力、物力和资源的浪费，设计周期也较长。
随着科学技术的发展，一些新的试验设备和方法的出现以及固体理论、分子动力学和计算机模拟等技术的发展，为材料设计提供了理论依据和强有力的技术支持。
近年来的材料研究表明，将现代新技术用于材料设计，则可用较少的试验获得较为理想的材料，达到事半功倍的效果。
1材料设计的定义与范畴1.1材料设计的定义材料设计的设想始于20世纪50年代，前苏联科学家进行了初期的研究，在理论上提出了人工半导体超晶格的概念。
到1985年,日本学者山岛良绩正式提出了“材料设计学”这一专门的研究方向,将材料设计定义为利用现有的材料、科学知识和实践经验，通过分析和综合,创造出满足特殊要求的新材料的一种活动过程, 其目的是改进已有的材料和创造新材料。
现在材料设计已基本上形成一套特殊的方法,就是根据性能要求确定设计目标,有效地利用现有资源，通过成份、结构、组织、合成和工艺过程的合理设计来制造材料。
其中，关键是材料的成份、结构和组织的设计。
1.2材料设计的研究范畴材料设计的研究范畴按研究对象的空间尺度不同可划分为4个层次，即电子层次、原子与分子层次、微观结构组织和宏观层次，如图1所示。
