這些年 美國的材料基因組計劃都在支持哪些材料項目?

【何為美國材料基因組計劃】

現階段，新材料的研發模式主要依據研究人員個人認知和大量重復性探索，這就導致新材料從發現到最終工業化應用周期較長（10~20年）。近些年隨著工業發展速度迅速增加，歐美等先進工業國逐漸意識到傳統的研究方法已經跟不上現代工業的腳步。因此革新材料研發方法，縮短新材料從發現到最終工業化應用周期成為各國科技競技的新戰場。

在這樣的背景下，美國于2011年提出了材料基因組計劃（MaterialsGenomeInitiative，MGI），旨在結合使用計算能力、數據管理和新的綜合性方法，讓新材料的研發走向更為科學、高效的方向。

MGI作為2011年先進制造業伙伴計劃中的重要子計劃，匯聚了包括能源部（DOE）、國防部（DOD）、國家自然科學基金會（NSF）和國家標準技術研究院（NIST）在內的四個部門合力完成三個任務：

1、開發一種全新的材料創新體系；
2、新材料服務于國家安全、人類健康和清潔能源；
3、構建、培養新一代材料研究團隊。

接下來就讓我們來看一看過去的2011-2015年間，美國這個野心勃勃的材料基因組計劃都有什么值得注意的動向：

【2011-2015年材料基因組大動作】

【高等院校】

威斯康星大學麥迪遜分校建立材料創新研究所，這座耗資500萬美元的研究所匯集了多個學科技術，未來目標是為材料團體提供基礎設施。

佐治亞理工學院建立了一個多學科相互融合的研究所，它為生態系統材料的研究和教育工作提供平臺。不過，這個平臺只是大型項目的一部分，該項目耗資1000萬美元，預計用時5年完成。

密西根大學計劃投入2000萬美元在未來幾年內建立集成計算材料工程及軟物質建模和模擬“組裝實驗室”。這個實驗室將于與佐治亞理工學院和威斯康辛州材料創新研究所共同發起一個對話，涉及多個利益相關國。作為材料基因組計劃的一部分，該實驗室會成為一個國家材料創新網絡加速器。

由哈佛大學和IBM合作主導的哈佛大學清潔能源項目已公開發布一個數據庫，在這個數據庫里你可以搜索到230萬個分子及其相關數據。

麻省理工將推出一個新的大規模開放式在線課程（MOOC），該課程著眼材料科學創新和商用化。通過學習這些課程，人們將獲得一種新的思維模式，而這種模式正是美國材料基因組（MGI）縮短研發周期的關鍵。

美國七校宣布：為了支持美國材料基因組（MGI）勞動力培訓，它們會發展新的學位課程、設施以及教學工具。

來自美國不同地區的5所大學正在匯集各路力量來推進美國材料基因組（MGI），這些力量包括學術研究人員，技術轉讓相關專業人士，材料研究和開發行業領導人以及政府科技官員等。

33所大學聯合組成的大學材料委員會（UMC），該組織致力于為培養新一代材料科學家和工程師探尋新方法。

密歇根大學的承諾在未來5年投資3000萬美元用于單獨項目建設，這個項目包括一個科學和工程計算研究所，新的高性能計算資源，一個由工業、政府和學術界三方共同開發和優化制造加工中心和一個新的暑期材料教育學校。

愛荷華州立大學、洛斯阿拉莫斯國家實驗室和美國能源部艾姆斯實驗室三大機構與大學和工業合作伙伴網絡結合，啟動主題為“材料基因組圖譜”的系列研討會，目的在于明確關鍵研究挑戰和建立“材料基因組”可實現實驗和計算技術。

【政府企業】

奧巴馬政府宣布投入1420萬美元開發先進汽車輕量化材料。

美國商務部國家標準與技術研究所(NIST)將為建成2500萬美元的先進材料卓越中心發起競爭。這個新中心的目標是創建一個協作環境，集中技術力量以加速材料的發現和發展，此外為先進材料成果轉化提供機會，并且為年輕的科學家和工程師提供培訓。擁有行業、學術和政府等不同背景的工作人員將在中心共同工作，思維融合，突破技術壁壘。

美國商務部國家標準與技術研究所（NIST）和ASM將建立一個開放數字存儲庫。這不僅為研究人員通過數據分析進行創新研究創造條件，還為獲取更多數據以應對材料數據管理識別的挑戰并為其提供解決方案。

美國國防部(DOD)的下屬的國防高級研究計劃局(DARPA)已開始與美國軍方合作。NASA已經使用了比較成熟的材料選擇和分析工具(MSAT) / MAPTIS數據管理系統捕獲和存儲數據，DARPA的開放制造計劃為其提供數據支持。經過標準驗證和流程確認后，這些制造業數據將適用于包括學術和工業研究人員在內的整個MAPTIS團體。

美國國防部（DOD）宣布成立現代化輕量金屬制造研究所，旨在集中精力加強國內金屬制造業，加快占領軍用、民用領域市場空間，同時為下一代專業人力資源提供教育和工具。

美國能源部(DOE)車輛技術辦公室將在能源效率和可再生能源方面與NIST合作，雙方計劃投入300萬美元作為獎金用以征集先進輕型金屬材料。

在2013財年，BES選擇阿貢國家實驗室聯合領導儲能研究中心，應用美國材料基因組（MGI）提供的標準發現和設計新型電池，該電池在性能上可能會超越傳統鋰離子電池。

美國能源部國家能源研究科學計算中心、勞倫斯伯克利國家實驗室(LBNL)和麻省理工三方合作完成一個關于材料行為預測的項目。該項目旨在為科研和工業人員提供一款預測能力更強的工具。此項工作將大大加快新材料從發現到轉變成實際應用的速度。

作為美國材料基因組（MGI）進展的關鍵環節，材料研究協會和礦物、金屬材料學會共同在材料學界進行了一次關于材料數據訪問的調查。超過650名材料專家參與，75%的人表示如果有資金或出版物作為鼓勵，他們會參與開放數據共享。這將會極大地促進美國科學數據的共享和開放。

31個組織合作推出奧蘭多材料創新原則，該原則將促進新工具的開發利用，同對知識共享和開放模型數據也起到推動作用。

為促進公私機構在先進材料研究方面的合作，政府投資1.7億美元建設新康州大學科技園區。

通用電氣公司全球研發中心召開增材制造峰會，峰會目的在結合設計、材料和制造開發過程中的建模過程加速關鍵技術投入實際應用。

【本文主要參考網站】

美國材料基因組官網
美國能源部官網
美國國防部官網
美國國家標準技術研究院官網
美國國家自然科學基金會官網
美國白宮官網

材料牛編輯曉fire編輯整理。