Новый программный инструмент может ускорить исследования в области материаловедения, отказавшись от утомительных фоновых исследований свойств материалов. Исследователи из Penn State и Sandia National Laboratories недавно представили propSym, программное обеспечение с открытым исходным кодом на платформе программирования MATLAB, предназначенное для расчета фундаментальных констант, необходимых для описания физических свойств твердых тел, таких как металлы, керамика или композиты..
Исследователи вводят физические характеристики и структуру материала, а программа выдает константы его фундаментальных свойств - ключевые значения, необходимые исследователям для моделирования различных материалов.
«Некоторые физические модели содержат сотни или тысячи избыточных компонентов, которые могут сделать модель непосильной», - сказал Анубхав Рой, докторант инженерных наук и механики в Инженерном колледже штата Пенсильвания и первый автор статьи.. «Программа способна значительно сократить количество компонентов для любого физического свойства, связанного с твердыми телами с присущей им кристаллической симметрией».
Исследователи разработали propSym, детали которого были опубликованы в Journal of Applied Crystallography, после того, как они не смогли найти достоверную информацию о лангасите - материале, используемом в сенсорных устройствах и устройствах сбора энергии - в отдельном совместном исследовании с Sandia. Национальные лаборатории.
«Традиционно отношения между фундаментальными константами и материальными симметриями можно найти только в приложениях к учебникам или в таблицах в журнальных статьях», - сказал Кристофер Кубе, доцент кафедры инженерных наук и механики в Университете штата Пенсильвания, который руководил проектом.«После тщательного поиска мы не смогли найти справочные данные для нескольких нелинейных свойств материала для лангасита. Когда данные были доступны, мы обнаружили случаи опечаток и несоответствия между ссылками. Неверные входные данные разрушат модель».
Кьюб и его сотрудники использовали propSym для определения свойств лангасита, таких как эластичность и способность накапливать электрический заряд. Но Кубе подчеркнул, что программа не ограничивается только этими двумя свойствами.
«Программное обеспечение можно адаптировать практически к любому интересующему физическому свойству; возможности действительно безграничны», - сказал Кубе. «В конечном счете, я надеюсь, что propSym поможет снизить входной барьер для аналитического моделирования сложного физического поведения. Многие современные проблемы в науке часто считаются слишком сложными для аналитических моделей без серьезного рассмотрения аналитического подхода».