[发明专利]高通量计算研发新型高分子树脂基体的方法

说明书

本发明提供了一种高通量计算研发新型高分子树脂基体的方法，基于分子动力学包括三大部分高通量生成模型、高通量流程化计算以及分析、自动储存及筛选数据。三大部分相互衔接，首先提取模型数据，设置相关参数，完成参数化高通量建模（高通量：基于改变参数设置，批量生成100个/次左右的计算输入文件），设置相关参数，完成参数化高通量计算以及分析，基于开发的算法，根据要求（力学及热力学性能）进行高通量筛选。本发明加速了高分子树脂材料的研发，为后期高分子树脂的研发提供宝贵的数据及参考价值，为后期机器学习研发树脂提供接口，为国家材料基因工程计划提供技术指导及支持。

技术领域

本发明涉及材料计算技术领域，具体是一种高通量计算研发新型高分子树脂基体的方法。

背景技术

随着2011年美国材料基因组计划的提出与实施，结合了高通量材料试验和材料数据库的高通量材料集成设计方法，得到了科学界和工业界的高度重视。在先进高分子基复合材料的设计和研发上，利用实验及计算机模拟方法来研究材料的最佳组分、结构和性能的关系，结合云端数据库设计出符合特定要求的新型材料，并通过高通量实验筛选，从而极大地加快先进高分子基复合材料的创新、缩短研发的周期。通过已知的可靠实验数据，用理论模拟去尝试尽可能多的真实或未知材料，建立其组份，结构和各种物性的数据库，通过数据挖掘探寻材料组份，结构和性能之间的关系模式，用于指导先进高分子基复合材料设计。

对于先进高分子基复合材料，最重要的一部分就是新型高分子树脂基体的研发，高分子树脂在复合材料中对于传递载荷，抗腐蚀等条件下扮演者重要角色，同时树脂是在化工及航空、航天、军工等高技术领域的一种重要的结构材料和功能材料。

目前，新型树脂的研发主要采用实验试错以及数值模拟的方法，对于实验试错方法，效率低下，同时成本较高；对于目前的数值模拟的方法，计算效率较低，研发周期较长，不能满足研发要求；举例说明:通过目前现有的数值模拟计算方法分子动力学研发新型树脂，目前只能计算一个模型，计算步骤分散，操作复杂，效率低下，计算结果分散，可重复性及二次利用率较低；为此提出采用高通量计算的方法，研发新型高分子树脂基体。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种高通量计算研发新型高分子树脂基体的方法，提高高分子树脂基体研发效率，降低研发成本以及实验的盲目性，整合分子动力学计算模拟技术以及人工智能大数据技术，加速高分子树脂材料的研发，为后期高分子树脂的研发提供宝贵的数据及参考价值，为后期机器学习研发树脂提供接口，为国家材料基因工程计划提供技术指导及支持。

本发明包括以下步骤：

第一步：基于可视化模型输入窗口，直接导入基本模型源文件，设置参数(混合比例、力场选取、温度设置等)，高通量并行生成高分子树脂混合计算模型(自动更改混合比例参数，批量生成100个/次)，计算完成后，模型传递给下一模块(高通量计算以及分析部分)。

第二步：高通量流程化计算以及分析接口自动读取生成的模型，基于可视化参数设置窗口，设置计算模拟的参数(计算任务的选择、电荷力场选取、温度设置等)以及分析算法(力学、热力学性能算法等)。

第三步：自动保存计算结果以及分析的结果，包括输出的图形、轨迹文件以及相应的文本等，按照力学及热力学性能筛选最优模型，点击运行，完成高通量流程化计算及分析，得出新型最佳树脂配方，形成树脂计算数据库。

本发明有益效果在于：

1.高通量并发式生成树脂分子动力学计算模型(至少100个/次，具有生成10³-10⁵个/次的能力)，高通量完成流程化计算以及分析；

2.自动保存计算结果以及筛选数据，为后期高分子树脂的研发提供宝贵的数据及参考价值，为后期机器学习研发树脂提供接口，为国家材料基因工程计划提供技术指导及支持；