導讀：據psu網站12月7日報道，賓州州立大學團隊計劃使用超級計算機來研究用于設計和制造超高溫耐火合金的集成計算和實驗框架，這得益于美國能源部高級能源研究計劃署（ARPA-E）向其提供的120萬美元資助。

由材料科學與工程學教授劉子基（Ziu-Ki Liu）領導的團隊最近通過ARPA-E的超高溫不透性材料推進渦輪效率（ULTIMATE）計劃，共有17個項目共獲得了1600萬美元的資助，ULTIMATE計劃的目標是研發用于航空和發電燃氣輪機用的超高溫材料。

ARPA-E主管萊納·格納托夫斯基（LaneGenatowski）表示：“天然氣燃氣輪機的發電量占該國電力的三分之一以上，為全美國的消費者貢獻了巨大的電力。ULTIMATE團隊將通過開發提高發電效率的新型材料來為全國工業和公共消費者創造積極的經濟利益。”

耐火合金具有理想的機械性能，例如高屈服強度和斷裂韌性，尤其是在高溫下，使其成為結構應用的潛在候選者。有關原子和電子相互作用的知識對于快速開發初一種先進材料的預測方法非常重要。

最近被任命為首屆“多蘿西·佩特·恩特教授”的劉子基將帶領團隊使用超級計算機和機器學習模型生成合金性能數據，并采用神經網絡逆向設計方法設計超高溫耐火合金，這種方法能夠首先指定所需的性能和特性，然后識別具有所需特性的材料。

該項目框架包含以下主要內容：

通過基于密度泛函理論的高通量第一性原理計算、深度神經網絡機器學習模型、晶體可塑性有限元方法模擬和高通量相圖計算（CALPHAD）相穩定性建模來生成計算數據；

利用計算和實驗數據以及強化和增韌機理對超高溫耐火合金（ULTERA）進行反設計；

利用現場輔助燒結技術的先進制造技術；

依據與工業界合作所設計材料的機械和熱性能來證明其性能的系統表征；

具有可持續數據生態系統的平臺可以從根本上創建新的方法來理解和設計新一代材料，并提供改進現有材料以滿足性能要求的途徑。

該項目的目標和方法概述。