摘要 材料科学是一个依靠合作和共享知识蓬勃发展的领域,其快速发展正在重塑众多行业,尤其是电动汽车、智能电子材料、电池技术和可持续能源系统。本概述重点介绍了电池技术的革命性进步,重点介绍了固态电池、锂硫系统和新型钠离子溶液等发展,这些发展提供了更高的能量密度、安全性和可持续性。智能电子材料(如压电和热电材料)的发展使下一代电子产品具有更高的功能性和能源效率。同样,可持续能源系统的进步(如钙钛矿太阳能电池、绿色氢气生成技术和储能突破)正在加速可再生能源的采用。轻质复合材料、精密电机和快速充电技术的创新正在推动全球电动汽车的发展趋势。除了讨论这些技术为可持续未来提供互联、环保解决方案的潜力外,本文还强调了跨学科合作解决紧迫的全球环境和能源问题的紧迫性和必要性。强调跨学科合作的紧迫性和必要性,旨在激发可持续发展与材料科学交叉领域的进一步研究和创造力,强调每个人在这一集体努力中的关键作用,并使您,读者,成为这个科学界不可或缺的一部分。
图1。生物启发的多尺度调节,通过模仿肌腱到骨接头的界面建筑,对用前所未有的力学(a)进行工程水凝胶,通过结合纳米级矿物质,以超高的刚度和韧性进行设计。(b)与肌腱类似,具有优先排列结构的水凝胶以及链间/链氢键与各向异性力学和优质疲劳性抗性一起赋予。(c)通过设计纤维结构,扭曲的水凝胶纤维具有较高的韧性,柔韧性和抗疲劳性。(d)水凝胶中的多尺度断裂机制,突出了各种结构元素的贡献,例如微/纳米尺度相,微/纳米尺度纤维和///链内链链氢键。在多个长度尺度上的模态,协同作用有助于改善力学。方程将总断裂能(γ)作为内在和外部断裂能的总和(γ0 +γd)。
这是学生和年轻研究人员通过正式口头报告展示其研究工作的独家机会。年轻研究人员论坛为年轻研究人员和学者提供了一个全球平台,展示他们对科学界的宝贵贡献,并获得全球科学界专家的认可。这是一个表彰具有有前途的研究理念的年轻科学人才的绝佳机会。这些口头报告时间较短,在相关的科学会议上进行 10-15 分钟的信息丰富且精确的演讲。
1920-2020 - 一个世纪的聚合物和有机材料!有机材料由于碳基化合物的不同现有分子结构的巨大财富而导致其物理性质的巨大变化。这种众多属性的结果是,可以通过使用现代合成方法来旨意控制有机材料的功能和使用有机材料,从而实现许多先进的应用程序,这些应用仅几十年前就属于幻象领域。在本讲座中,将针对不同类型的(高级)合成和天然(大分子)有机材料讨论分子结构 - 特性关系,包括人造的聚合物,纳米颗粒,可降解的聚合物,聚合物涂层和新颖的加工方法,例如。3D打印。我们还将讨论聚合物和塑料以及潜在可持续替代品的生命终止。课程始于聚合物科学的史以及奇特的摩尔质量和摩尔质量分布,固有的合成和某些天然聚合物。摩尔质量的确定是所有有机材料的关键因素,并将涵盖为即将到来的主题的基础。方法将进行处理,该方法允许材料工程师根据分子结构定量估计物理特性。处理对结构(纹理)的影响以及对性质的影响(涂层,加工技术以及合成方式)。聚合物的一个特殊优势与它们的易用性对不同功能的最常用工业聚合物的主要类别的描述和比较将补充本课程。除了单组单相系统,聚合物混合物(混合物),块共聚物,组件和聚合物复合材料外,还将讨论。这些材料允许将单个成分的有用特性结合在一个系统中,并实现有针对性的改进特性。将处理聚合物的多组分相图的物理原理,以及块共聚物中的微相分离。
1920-2020 - 一个世纪的聚合物和有机材料!有机材料由于碳基化合物的不同现有分子结构的巨大财富而导致其物理性质的巨大变化。这种众多属性的结果是,可以通过使用现代合成方法来旨意控制有机材料的功能和使用有机材料,从而实现许多先进的应用程序,这些应用仅几十年前就属于幻象领域。在本讲座中,将针对不同类型的(高级)合成和天然(大分子)有机材料讨论分子结构 - 特性关系,包括人造的聚合物,纳米颗粒,可降解的聚合物,聚合物涂层和新颖的加工方法,例如。3D打印。我们还将讨论聚合物和塑料以及潜在可持续替代品的生命终止。课程始于聚合物科学的史以及奇特的摩尔质量和摩尔质量分布,固有的合成和某些天然聚合物。摩尔质量的确定是所有有机材料的关键因素,并将涵盖为即将到来的主题的基础。方法将进行处理,该方法允许材料工程师根据分子结构定量估计物理特性。处理对结构(纹理)的影响以及对性质的影响(涂层,加工技术以及合成方式)。聚合物的一个特殊优势与它们的易用性对不同功能的最常用工业聚合物的主要类别的描述和比较将补充本课程。除了单组单相系统,聚合物混合物(混合物),块共聚物,组件和聚合物复合材料外,还将讨论。这些材料允许将单个成分的有用特性结合在一个系统中,并实现有针对性的改进特性。将处理聚合物的多组分相图的物理原理,以及块共聚物中的微相分离。
人工智能尤其是大型语言模型的快速发展为材料科学研究带来了前所未有的机遇。我们提出并开发了名为 MatPilot 的 AI 材料科学家,它在新材料的发现中表现出了令人鼓舞的能力。MatPilot 的核心优势在于其自然语言交互的人机协作,它通过多智能体系统增强了人类科学家团队的研究能力。MatPilot 将人类独特的认知能力、丰富的积累经验和持续的好奇心与 AI 智能体的高级抽象、复杂知识存储和高维信息处理能力相结合。它可以生成科学假设和实验方案,并使用预测模型和优化算法来驱动自动化实验平台进行实验。事实证明,我们的系统展示了高效验证、持续学习和迭代优化的能力。 关键词 AI 材料科学家;大型语言模型;自主实验平台 1 人机协作框架
专门的大型语言模型 (LLM) 的出现在解决材料科学中的复杂任务方面显示出良好的前景。然而,许多 LLM 往往难以应对材料科学任务的独特复杂性,例如计算挑战,并且严重依赖过时的隐性知识,从而导致不准确和幻觉。为了应对这些挑战,我们推出了 HoneyComb,这是第一个专为材料科学设计的基于 LLM 的代理系统。HoneyComb 利用可靠、高质量的材料科学知识库 (MatSciKB) 和专门为材料科学量身定制的复杂工具中心 (ToolHub) 来增强其推理和计算能力。MatSciKB 是基于可靠文献的精选结构化知识集合,而 ToolHub 采用归纳工具构建方法来生成、分解和细化材料科学的 API 工具。此外,HoneyComb 利用检索器模块自适应地选择适合特定任务的知识源或工具,从而确保准确性和相关性。我们的结果表明,HoneyComb 在材料科学的各种任务中的表现明显优于基线模型,有效地弥补了当前 LLM 能力与该领域的专业需求之间的差距。此外,我们的适应性框架可以轻松扩展到其他科学领域,凸显了其在推进科学研究和应用方面的广泛适用性潜力。代码可用。1
德克萨斯州立大学科学与工程学院提供尖端的跨学科材料科学、工程和商业化博士课程。学生与生物学、化学和生物化学、工程学、工程技术和物理学的教师合作,研究、开发和验证用于下一代电子、医药、塑料、传感器、基础设施和可再生能源的材料。课程将商业化与科学和工程相结合,融合了对知识产权法的理解、商业规划技能、将创新从实验室转化为商业生产的能力以及组织和领导跨学科研究团队的能力。我们的目标是培养下一代科学家和工程师,他们将进行跨学科研究,并成为推动高科技、21 世纪全球发现和创新的有效创业领袖。
MSEC 7395M。半导体器件和加工。本课程介绍半导体器件的基础知识、硅和复合半导体材料制造、光刻、蚀刻、控制掺杂剂分布以形成纳米级器件所需的浅结、离子注入和微结构工程、不同类型的掺杂现象、载流子作用和电荷传输特性、缺陷微结构、低电阻率欧姆接触以及传统和新兴微/纳米电子器件的不同制造概念。此外,学生将参与实验室项目和研讨会演讲。先决条件:MSEC 7401,成绩为“B”或更高。3 个学分。3 个讲座接触小时。0 个实验室接触小时。课程属性:从 3 连读处理中排除|主题评分模式:标准字母