2026共性技术论坛（三）SPaMD材料集成计算平台与超硬材料计算设计

2026年共性技术论坛将于4-5月开讲，由北京市虚拟仿真大赛和工程仿真大赛华北区域赛联合举办。赛事聚焦仿真产业生态建设，助力高校学科建设与实践教学发展，深化产教融合、培育创新人才。同时大力推广国产工业仿真软件应用，赋能技术自主创新，助推行业高质量发展。如有意向在赛事、咨询项目、品牌推广等方面进行合作欢迎联系我们。

一、报告人介绍

北航材料学院教授、博导，国家高层次青年人才。2009年获得美国洛斯阿拉莫斯国家实验室“Los Alamos Director’s Postdoctoral Fellow”荣誉；2005年获得德国洪堡基金会“Alexander von Humboldt Fellow”荣誉。以计算材料学、材料信息学与智能设计的核心技术突破为支撑，深耕基础研究，自主研发“材料原子级集成计算平台SPaMD”，“材料数据挖掘与智能设计平台SDaMS”，材料数据库、模型库与算法库开放共享平台MICID等。提出了多功能柔性MXene材料理性设计原则，提升了柔性材料力化耦合理论设计前沿地位；构建了强固体材料多维力学参量高通量设计方案，指导设计出多种新型超硬/高强材料；发展了多选区内应力平衡和复杂界面自动建模等关键技术，揭示了异质界面微观力学机制及极端服役行为，奠定了材料微纳力学领域的重要基础。迄今在诸如Chem. Rev.、Phys Rep.、PNAS、PRL、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Acta Mater.、Phys. Rev. B等著名期刊发表论文180余篇，被引10000余次，H因子=50；获批16项软件著作权，授权16项国家发明专利。担任Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering等国际期刊编委。

一、报告人内容

本报告系统介绍了SPaMD高通量集成计算平台的研发背景、核心功能及其在超硬材料计算设计中的典型应用。针对材料科学研究从实验驱动向计算和数据驱动范式转变的需求，研究团队开发了SPaMD Studio集成化平台，融合高效原子级建模、科学计算与模拟、多模态数据分析及专业渲染可视化四大功能模块，集成数十项专属技术，实现自动化建模、高通量计算、全动态分析和多元可视化的一站式材料计算服务。报告重点阐述了平台的高通量弹性和强度计算技术，包括基于能量-应变和应力-应变方法的自动化弹性求解、理想强度计算及位错塑性半离散变分求解等关键技术，为结构材料的力学性能预测提供了完整解决方案。以B-C-N体系为范例，展示了平台在超硬材料计算设计中的实际应用：通过第一性原理计算揭示BC₂N的高压结构和超硬起源，并构建机器学习预测模型实现B-N体系形成焓、弹性性质和理想强度的高精度预测。研究表明，高通量计算技术与机器学习方法的结合，能够为多层级、多维度、多目标的材料设计提供高质量数据库和高可信度模型，为本征超硬材料的计算与智能设计提供强有力支撑。