克日，，j9九游会质料基因组工程研究院张统一院士团队孙升研究员在纳米多孔金属电化学致动的跨标准盘算研究中取得主要希望，，相关研究效果揭晓在固体力学旗舰期刊《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》（187:105611, 2024）上，，论文问题为“Optimizing nanoporous metallic actuators through multiscale calculations and machine learning”。。。
。论文第一作者为孙升研究员，，通讯作者为孙升研究员和张统一院士，，西湖大学姜汉卿教授为论文相助者。。。
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相比于压电陶瓷和电活性聚合物等古板电致动器高达每毫米几百到几千伏的事情电压，，浸没在电解质溶液中的纳米多孔质料电极自己可以作为电化学致动器，，仅需在1 V量级的电压就可以爆发约1 %的致动变形。。。
。虽然有大宗的实验事情，，可是对电化学致动器的数值模拟和优化一直是重大挑战，，由于此历程是多场多标准征象，，包括电子的重新漫衍、离子的重新漫衍，，固液电化学界面和宏观力学变形，，电化学致动器的致动性能与其内部的外貌积体积比、孔隙率、以及结构形貌等因素亲近相关。。。
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图1. 跨标准盘算框架示意图

本研究事情建设了新的跨标准盘算要领框架，，综合应用并行和串行跨标准盘算，，包括第一性原理盘算、纳标准质料的外貌本征应力理论和有限元模拟，，并在两处引入了机械学习算法。。。
。事情首先开展联合密度泛函理论（JDFT）盘算，，基于盘算数据，，应用外貌本征应力模子和机械学习符号回归要领，，建设质料外貌应力与电荷关系的本构方程，，从而可以开展有限元法（FEM）盘算，，基于FEM盘算数据，，训练人工神经网络（ANN）署理模子，，实现特定设计空间内结构的致动应变和有用杨氏模量的双目的全局优化。。。
。本盘算框架有用毗连量子、纳米、微观和宏观标准征象，，可以作为其他跨标准优化问题盘算的主要参考。。。
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该事情获得了国家重点研发妄想（No. 2022YFB3707803）、国家自然科学基金项目（No. 12072179）、云南省贵金属实验室科学手艺妄想（No. YPML-2023050208）和广州市科技妄想（No. 2023A03J0003）的资助。。。
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文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jmps.2024.105611