计算模拟在材料研究中的应用

推荐语

计算材料学作为材料科学领域中的新兴学科，已经引起国内外许多材料学家的广泛关注。材料科学与工程领域的数值计算与模拟使人们看到了定量预测材料性能及优化制备加工工艺方面的潜力，也促使国内高校相继开设“计算材料科学”相关课程，以培养学生利用数值计算技术解决专业问题的基本知识和能力。

本教材基于材料专业学生的知识基础编写，加入了量子力学和量子化学的基础知识，并加入大量实际计算的案例，供学生课下练习操作。本教材的目标是帮助学生理解计算材料学的基本概念、原理和方法，并掌握其应用于材料研究和设计的实践技能。通过逐步介绍不同章节的内容，我们将陪伴同学们踏上一段富有挑战和发现的旅程。

本书作为材料科学与工程专业主干课程配套教材，多维度多角度地阐述了材料研究过程中所用到的计算模拟方法及其理论基础。主要内容包括：量子力学及量子化学概述、第一性原理计算、分子动力学计算、有限元方法计算。各章均附有课后习题以及融媒体资料。本书内容突出了应用性与新颖性的特点，力求全面、实用，注重理论与实践相结合。

目录

1 量子力学与量子化学基础

1.1 量子力学基础

1.2 量子化学基础

习题

2 第一性原理计算在材料研究中的应用

2.1 密度泛函理论

2.2 第一性原理计算在二维纳米材料中的应用实例

2.3 第一性原理计算在三维材料中的应用实例

习题

参考文献

3 分子动力学在材料研究中的应用

3.1 分子动力学介绍

3.2 分子的物理模型

3.3 分子间相互作用

3.4 分子动力学方法

3.5 分子动力学模拟实例

习题

参考文献

4 有限元方法在材料研究中的应用

4.1 有限元法简介及其发展历史

4.2 有限元法原理

4.3 有限元方法

4.4 有限元法的应用

习题