上海交通大学：《材料科学与工程前沿》课程教学资源（案例讲座）材料基因工程（数据驱动的材料创新）

上游充通大￥ SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1920 1987 2006 材料基因工程数据驱动的材料创新 汪洪 上海交通大学材料基因组联合研究中心 TONG 《材料科学与工程前沿与案例》 2018.11.24

1896 1920 1987 2006 材料基因工程-数据驱动的材料创新 汪 洪 上海交通大学材料基因组联合研究中心 《材料科学与工程前沿与案例》 2018.11.24

⑧ 提纲 1.什么是材料基因工程 2.材料基因工程工作模式 3.数据驱动的材料创新 4.总结 材料科学与工程学院 2 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 1. 什么是材料基因工程 2. 材料基因工程工作模式 3. 数据驱动的材料创新 4. 总结 提 纲 2

③ 1.什么是材料基因工程 材料科学与工程学院 3 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 1. 什么是材料基因工程 3

@ 新材料是时代发展的代名词 材料创新一直是各种颠覆性技 术革命的核心，以至于材料经常成 为时代的标志。 石器时代 青铜时代 铁器时代 材料科学与工程学院 4 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 4 材料创新一直是各种颠覆性技 术革命的核心，以至于材料经常成 为时代的标志。 石器时代 青铜时代 铁器时代 材料创新一直是各种颠覆性技 术革命的核心，以至于材料经常成 为时代的标志。 石器时代 青铜时代 铁器时代 新材料是时代发展的代名词

一代材料，一代器件，一代产品 ENIAC 1946 首台程序存储式电子计算机 17,500真空管 60,000磅 174kW 5000次运算/秒 pl.Irwin Goldstein (foreground)sets the swches NIAC's function tables at the Moore School of Electrcar 各种各样的小功率电子管 Engineering.(U.S.Army photo) 1949的预测：有朝一日，与ENIAC 一样强大的计算机将只包含1500个 真空管，重约3,000磅，只消耗10 6.1型就层最边的花生首 kW电力。 5

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering ENIAC 1946 首台程序存储式电子计算机 17,500 真空管 60,000 磅 174 kW 5000 次运算 / 秒 1949的预测: 有朝一日，与ENIAC 一样强大的计算机将只包含1500个 真空管，重约3,000 磅，只消耗10 kW电力。 一代材料，一代器件，一代产品 Cpl. Irwin Goldstein (foreground) sets the switches on one of the ENIAC's function tables at the Moore School of Electrical Engineering. (U.S. Army photo) 5

③ 颠覆性技术 Transistor Invented 1947(Bell Labs) Production 1952 (Western Electric) Bypass the limitations of the vacuum tube Integrated Circuit Invented 1959(Texas Instruments and Fairchild) Production 1961 (Fairchild) Bypass the limitations of “tyranny of wiring" 材科件子匀L柱子阮 6 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering • jjj 6 颠覆性技术

技术发展提出新要求 ● 如今任何一款手机都具有远超 康宁推出大猩猩玻璃 ENIACI的计算能力 ● 源于1960年代铝硅玻璃Chemcor用 ● 智能手机需要高硬度、抗划伤、 于直升机风挡 轻量化的盖板玻璃 ● 可化学（离子交换)钢化 Steve Jobs为i Phone求助康宁 ● 比普通玻璃更硬，更薄，更轻 公司 > 消费者平均每年要摔落7次手 机 第6代大猩猩玻璃可承受15次 从1米高度跌落 > 比第五代产品表现翻倍 第6代产品已用于OPPO R17 材料科学与工程学院 7 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 技术发展提出新要求 7  如今任何一款手机都具有远超 ENIAC的计算能力  智能手机需要高硬度、抗划伤、 轻量化的盖板玻璃  Steve Jobs 为iPhone求助康宁 公司  康宁推出大猩猩玻璃  源于1960年代铝硅玻璃Chemcor用 于直升机风挡  可化学（离子交换）钢化  比普通玻璃更硬，更薄，更轻  消费者平均每年要摔落7次手 机  第6代大猩猩玻璃可承受15 次 从1 米高度跌落  比第五代产品表现翻倍  第6代产品已用于OPPO R17

国 CORNING Gorilla Glass 坚韧不息，创新不止。 M叶件子习L任子匹 8 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 8

图 新材料的发现与发展 传统上，新材料发现与使用依赖于： 1)偶遇 2)科学直觉 3)实验试错-耗时，费力，昂贵 材料科学与工程学院 9 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 9 传统上，新材料发现与使用依赖于: 1)偶遇 2)科学直觉 3)实验试错 -- 耗时，费力，昂贵 新材料的发现与发展

③ 玻璃的发现 > 五六千年前，古埃及一位制造陶器 的工匠，在一次从窑中取出陶盆时， 看到陶盆里有一块亮晶晶的东西。 >这位聪明而细心的工匠，经过多次 试验烧制，搞清了这亮晶晶的东西 是沙子和苏打混合物烧成的，这就 是后来的玻璃。 >现代制造玻璃和古代没有什么差别： 将砂子(（二氧化硅)、石灰石（碳 酸钙)、纯碱（碳酸钠）加在一起 熔融后冷却就成为普通玻璃了。 越王剑上的玻璃饰物。越王勾践是 春秋末越国君王，公元前496年至 前464年在位。 全可2吸.guan ng.co市 材料科学与工程学院 10 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 10  五六千年前，古埃及一位制造陶器 的工匠，在一次从窑中取出陶盆时， 看到陶盆里有一块亮晶晶的东西。  这位聪明而细心的工匠，经过多次 试验烧制，搞清了这亮晶晶的东西 是沙子和苏打混合物烧成的，这就 是后来的玻璃。  现代制造玻璃和古代没有什么差别： 将砂子（二氧化硅）、石灰石（碳 酸钙）、纯碱（碳酸钠）加在一起 熔融后冷却就成为普通玻璃了。 越王剑上的玻璃饰物。越王勾践是 春秋末越国君王，公元前496年至 前464年在位。 玻璃的发现