Глава 1340: Функциональный метод плотности
Модуль Юнга > 2,1 ТПа, прочность на разрыв ≥ 80 Н/м…
Судя по ряду требуемых параметров, Лу Чжоу сначала задумался о канате с высокой прочностью на растяжение, затем об ударопрочных покрытиях, используемых в автомобилях или аэрокосмической технике.
Что касается того, где этот материал можно было бы использовать…
Было множество применений.
Его можно было использовать в качестве тросов на космической станции или в качестве буксирных тросов для крепления радиатора и солнечных батарей. Его можно было использовать как материал для подвески инженерного оборудования или как тормозной механизм на палубе авианосца.
Все эти виды использования могут сэкономить кучу денег.
И это были лишь некоторые варианты использования такого материала.
Лу Чжоу считал, что такой материал с высоким модулем Юнга и высокой прочностью на разрыв может найти бесчисленное множество применений, о которых он даже не мог подумать.
Вернемся к исследованиям.
Для технических стандартов, заданных системой, лучшим вариантом, который мог придумать Лу Чжоу, было использование материала на основе углерода с высокой прочностью на растяжение, легким весом и высокой пластичностью.
Например, углеродное волокно и ряд армированных композитных материалов на основе графита.
Этот вид материала не только имел широкие возможности для развития, но и был его исходной областью исследований в области вычислительного материаловедения. Когда он начал свои исследования вычислительных материалов, он начал с углеродных материалов.
Поэтому для него эта задача совсем не была сложной.
Это было так просто, как кусок пирога!
Покинув лабораторию профессора Ван Цинпина, Лу Чжоу не остался в Институте перспективных исследований Цзиньлин. Вместо этого он сразу вернулся к себе домой.
При модификации математической модели на основе экспериментальных результатов у него внезапно возникли идеи по исследованию вычислительных материалов.
Возможно, из-за того, что он достиг 10-го уровня как по математике, так и по физике, Лу Чжоу обнаружил, что его чувствительность к числам и физическим явлениям достигла нового уровня.
Даже ключ, который был настолько мал, что почти не заметен, бесконечно увеличивался в его глазах; он превратился в ключ, который он мог видеть своим разумом.
Независимо от того, откуда пришло вдохновение, в этот момент в его голове была только одна мысль.
Который должен был записать это вдохновение до того, как оно исчезнет.
Лу Чжоу поднялся наверх в кабинет. Поручив Сяо Ай приготовить ему чашку кофе, Лу Чжоу сел за стол и разложил черновик, который принес из лаборатории.
«Согласно материалу А, синтезированному в экспериментальном процессе, разработанном моделью, после осаждения образуется мягкая масса, а диаметр углеродных нанотрубок крайне неравномерен…
«Причиной такого результата должно быть то, что мономер акрилонитрил подвергается неадекватной свободнорадикальной полимеризации, и образуется большое количество промежуточного продукта. Это приводит к недостаточному протеканию реакции третьей стадии... Далее образуется мягкая пенистая смесь.
— Хм, интересно.
Мягкая пенистая смесь не была интересна Лу Чжоу; это были явления, которые он обнаружил, когда пересматривал расчетную модель.
Некоторое время серьезно подумав, он взял ручку и аккуратно написал строку текста на чистом черновом листе.
[Метод функционала неявной плотности]
Когда Лу Чжоу увидел, как его вдохновение облеклось в слова, он не мог не улыбнуться.
Вообще говоря, когда проблема четко прописана, она уже на полпути к решению.
По крайней мере, для него!
Неявная функциональная плотность была вычислительным методом материаловедения для явной функциональной плотности; это была популярная область исследований в теоретической области вычислительного материаловедения.
Как мы все знали, обменно-корреляционная энергетическая функция была явной функцией, которая непосредственно представлялась функцией электронной плотности. А при использовании орбитальной волновой функции Кона-Шэма в качестве представления прямой переменной функция стала бы неявной.
Простейшей неявной функцией была функция коммутативной энергии Фока, которую часто называли точной корреляционной функцией в контексте теории функционала плотности.
Для молекулярных систем использование неявных функционалов может обеспечить точность, эквивалентную теории многочастичных возмущений второго порядка, при относительно небольшом объеме вычислений. Поэтому метод неявного функционала плотности широко рассматривался как метод вычислительного материаловедения с высоким потенциалом.
Однако, хотя были очевидные преимущества, были очевидны и его недостатки. Например, была ограничена точность, а также невозможность точного описания ван-дер-ваальсовых взаимодействий и т. д. Это имело решающее значение для изучения твердых материалов.
Таким образом, метод неявного функционала плотности имел относительно мало применений в исследованиях твердых материалов, и в некоторых областях был достигнут лишь некоторый прогресс, несмотря на огромное развитие вычислительной мощности.
До сих пор метод неявного корреляционного функционала основывался на теореме об адиабатических корреляционных флуктуациях и диссипации, которая привлекла широкое внимание в академическом сообществе. Это было широко расценено как прорыв в исследованиях по преодолению недостатков неявной функциональной плотности.
Однако размеры этих функций были огромными, и даже самые мощные традиционные компьютеры с трудом справились бы с огромным объемом вычислений. Таким образом, текущая область исследований по-прежнему застряла в поисковых исследованиях простых систем.
Что Лу Чжоу должен был сделать в данный момент, так это расширить этот метод от простой системы до сложных исследований углеродных материалов!
Как только это исследование увенчается успехом, оно станет большим подспорьем для всей области исследований углеродных композитных материалов. Его значение может даже превзойти сам материал «модуль Юнга ≥ 2,1 ТПа, прочность на разрыв ≥ 80 Н/м»!
Ручка в его руке не останавливалась ни на секунду. Написав название, Лу Чжоу быстро углубился в исследование самого предложения.
[Согласно теореме ХК, функционал энергии основного состояния системы может быть выражен как: EG{P(r)}=E{P(r)}+∫V(r)ρ(r)dr…]
[The функция E{P(r)} может быть выражена как: E{P(r)}=T{ρ(r)}+1/2∫∫{ρ(r){ρ(r)drdr+Exc{ P( г)}…]
[…]
Строки вычислений струились из-под кончика пера, как струйка, вместе с порывом вдохновения, и образовывали реки, и текли в море!
Все его вдохновение проявлялось в виде чисел.
Все материальные силы и физические свойства были включены и абстрагированы на математический язык с помощью строгой логики!
«Тогда представьте уравнение Шредингера…»
Перо под кончиками пальцев Лу Чжоу было подобно острому кинжалу, пронзающему густые ветки в туманном лесу.
Лу Чжоу посмотрел на результат на бумаге. Его зрачки загорелись, а брови наконец ослабли, показывая улыбку на лице.
Предстоял еще долгий путь.
Однако его интуиция в науке подсказывала ему, что он был очень близок к концу!
Время медленно шло.
Солнце постепенно перемещалось по небу.
Небо за окнами совсем потемнело; уличные фонари по обеим сторонам обсаженной деревьями дорожки зажглись. Лу Чжоу наконец поднял голову и вздохнул с облегчением. Он выронил ручку из руки.
«…Метод неявного функционала плотности также имеет широкие перспективы для исследования углеродных композиционных материалов. Теперь это гораздо более применимо.
«В то же время это можно рассматривать и как прорыв в распространении метода с простой системы на сложную.
«Хотя за этим еще есть место для дальнейших исследований.
— Но… давай пока остановимся здесь.
Лу Чжоу улыбнулся и отложил ручку в сторону.
Как только он отложил ручку, перед его глазами появилась строка светло-голубого текста.
Лу Чжоу моргнул, думая, что это иллюзия.
Однако светло-голубой текст остался там…
[Поздравляем, Пользователь, с завершением миссии!]