新能源新材料

随着全球经济文化的飞速发展，气候环境与人类活动之间的矛盾愈发突出，可持续发展问题已成为能源与材料科学领域所关注的重大科学问题，它不但是国际外交的核心共识，同时也关系着我国和平崛起的进程。在这个背景下，新能源新材料在发展循环经济、生态环境保护、绿色化学化工、尖端国防工业、绿色医疗卫生等领域中的作用日益重要。

本平台旨在面向新能源设计利用、新材料研发制备的前沿研究，为更好地认识资源环境、研发新型功能化材料，以及建立可持续发展的绿色低碳工业经济提供强大的计算支持与科学依据。本平台一方面针对传统化石能源（石油煤炭等）、可再生能源（太阳能、风能、潮汐能等）以及新型能源（地热能、生物能等）的生产、储存和利用过程，就材料、装置、工艺等提供研究设计与安全评估，为解决日益突出的能源问题提供全方位计算支持；另一方面通过提供材料科学与工程方向的模拟服务，致力于打造一个新型功能化材料研发与设计的多尺度模拟平台，模拟和预测跨尺度材料的力、热、电磁及光学性质，为业界提供标准的新材料应用开发一体化流程，指导高性能新材料体系的探寻。

平台将辅助实现新能源新材料探索全生命周期的优化设计。结合天河二号强大的计算资源，本平台上的服务有助于改变传统计算模拟对实验结果的被动式响应局面，在新能源新材料研究上凸显出愈发卓越的预见性。

多尺度方法作为一种组合不同模型的耦合方法,在解决材料的跨尺度模拟问题上扮演着越来越重要角色。在材料模拟中，大概可分为如下四个特征的空间尺度：

纳观尺度（1E-9m）：在电子级别上进行的计算，基于量子力学。

微观尺度（1E-6m）：围绕原子之间的相互作用，基于牛顿力学和统计力学。

介观尺度（1E-4m）：对应于晶粒尺寸大小的晶格，高分子熔体、表面活性剂溶液自组装等胶体，生物大分子自组装等。

宏观尺度（1E-2m）：关于连续介质物理系统行为，连续场如密度、速度、温度、位移以及应力场等起主要作用。

材料科学与工程计算服务平台，基于“天河二号”系统，已经部署了ABINIT、Quantum ESPRESSO、Wannier90、LAMMPS、MEEP、MPB、OpenFOAM等模拟软件，支持不同尺度的材料进行高性能计算。目前在“天河二号”超级计算平台上，参与单位包括北京大学、北京科技大学、国防科学技术大学、哈尔滨工业大学、华南理工大学、华中师范大学山东大学、上海交通大学、西北大学、香港科技大学、香港中文大学、中国科学技术大学、中南大学、中山大学等。