導(dǎo)讀：據(jù)psu網(wǎng)站12月7日報道，賓州州立大學(xué)團隊計劃使用超級計算機來研究用于設(shè)計和制造超高溫耐火合金的集成計算和實驗框架，這得益于美國能源部高級能源研究計劃署（ARPA-E）向其提供的120萬美元資助。

由材料科學(xué)與工程學(xué)教授劉子基（Ziu-Ki Liu）領(lǐng)導(dǎo)的團隊最近通過ARPA-E的超高溫不透性材料推進渦輪效率（ULTIMATE）計劃，共有17個項目共獲得了1600萬美元的資助，ULTIMATE計劃的目標(biāo)是研發(fā)用于航空和發(fā)電燃?xì)廨啓C用的超高溫材料。

ARPA-E主管萊納·格納托夫斯基（LaneGenatowski）表示：“天然氣燃?xì)廨啓C的發(fā)電量占該國電力的三分之一以上，為全美國的消費者貢獻了巨大的電力。ULTIMATE團隊將通過開發(fā)提高發(fā)電效率的新型材料來為全國工業(yè)和公共消費者創(chuàng)造積極的經(jīng)濟利益。”

耐火合金具有理想的機械性能，例如高屈服強度和斷裂韌性，尤其是在高溫下，使其成為結(jié)構(gòu)應(yīng)用的潛在候選者。有關(guān)原子和電子相互作用的知識對于快速開發(fā)初一種先進材料的預(yù)測方法非常重要。

最近被任命為首屆“多蘿西·佩特·恩特教授”的劉子基將帶領(lǐng)團隊使用超級計算機和機器學(xué)習(xí)模型生成合金性能數(shù)據(jù)，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆向設(shè)計方法設(shè)計超高溫耐火合金，這種方法能夠首先指定所需的性能和特性，然后識別具有所需特性的材料。

該項目框架包含以下主要內(nèi)容：

通過基于密度泛函理論的高通量第一性原理計算、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機器學(xué)習(xí)模型、晶體可塑性有限元方法模擬和高通量相圖計算（CALPHAD）相穩(wěn)定性建模來生成計算數(shù)據(jù)；

利用計算和實驗數(shù)據(jù)以及強化和增韌機理對超高溫耐火合金（ULTERA）進行反設(shè)計；

利用現(xiàn)場輔助燒結(jié)技術(shù)的先進制造技術(shù)；

依據(jù)與工業(yè)界合作所設(shè)計材料的機械和熱性能來證明其性能的系統(tǒng)表征；

具有可持續(xù)數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的平臺可以從根本上創(chuàng)建新的方法來理解和設(shè)計新一代材料，并提供改進現(xiàn)有材料以滿足性能要求的途徑。

該項目的目標(biāo)和方法概述。