研究方向之四：新颖能源材料的理论设计和性能预测

研究内容：

在材料基因工程技术框架下，通过材料理论计算和大数据分析方法，对新型能源材料进行理论结构设计，依靠计算机仿真手段，对二维纳米材料、笼型水合物、核能材料等能源材料进行理论研究，深入探索材料学现象背后的基本原理，预测新颖材料的结构和力学、磁学、光学、热学、电学等物理性质。目前团队已经建立了涵盖纳观-微观-介观-宏观的多尺度高通量理论计算方法，利用先进数据挖掘方法进行结构筛选的研究手段，以及材料专业数据库平台。在优化纳米器件设计，FeCrAl等新型先进结构材料服役性能预测等方面有重要前瞻性应用。

承担项目：

1. 国家重点研发计划，先进核燃料包壳的材料基因组多尺度软件设计开发和应用示范，项目号2016YFB0700100，2016.7-2021.06，主持人 都时禹；
2. 中组部青年千人计划，2015.01-2017.12，主持人 都时禹；
3. 中国科学院交叉创新团队，2014.01-2016.12，主持人 都时禹
4. 中国科学院知识创新工程重要方向项目，基于多种储能互补的协调控制系统研究与示范2011～2016主持人 张一鸣；
5. 国家自然科学基金青年基金，半导体型MXene热电性能理论机制研究与调控，项目批准号：11604346，2017.1-2019.12，主持人 查显弧；

相关文章：

1. Rare earth separations by selective borate crystallization, Nature Communications, 8, 14438 (2017).
2. Theoretical investigations on helium trapping in the Zr/Ti2AlC interface, Surface & Coatings Technology 322, 19–24 (2017).
3. Ab Initio Studies on the Clathrate Hydrates of Some Nitrogen and Sulfur Containing Gases, J. Phys. Chem. A, 121, 2620-2626 (2017).

4. The thermal and electrical properties of the promising semiconductor MXene Hf₂CO₂, Scientific Reports 6, 27971:1-10 (2016).
5. Promising electron mobility and high thermal conductivity in Sc₂CT₂ (T= F, OH) Mxenes, Nanoscale, 8 (11), 6110-6117, 2016.
6. Electronic and Transport Properties of Ti₂CO₂ MXene Nanoribbons, The Journal of Physical Chemistry C, 120(30): 17143-17152, 2016
7. Crystal structures and mechanical properties of M(Mg, Sr, Ba, La)_xCa_1−xB₆ solid solution: a first principles study, Ceramics International 42(6), 6632-6639 (2016).
8. Anisotropic thermal conductivity in cubic uranium dioxide. Nature Communications, 5, 4551 (2014).
9. Uranyl Carboxyphosphonates derived from Hydrothermal in situ Ligand Reaction: Syntheses, Structures and Computational Investigations Ing. Chem. 54, 8617 (2015).
10. New insight into the helium-induced damage in MAX phase Ti₃AlC₂ by First-principles studies, J. Chem. Phys. 143, 114707 (2015).
11. Neon Hydrate at High Pressure: an in-situ Neutro Diffraction Study. Proc. Nat. Acad. Sci. 111 (29) 10456-10461 (2014).
12. Encapsulation kinetics and dynamics of carbon monoxide in clathrate. Nature Communications, 5, 4128 (2014).
13. Influence of helium atoms on the shear behavior of the fiber/matrix interphase of SiC/SiC composite, J. Nucl. Mater. 479, 504-514 (2016).
14. First-principles investigations on the electronic structures of U₃Si₂ J. Nucl. Mater. 469, 194 (2016).
15. A Novel 3D-layered electrochemical-thermal coupled model strategy for the nail-penetration process simulation. J. Power. Sources 342, 836 (2017)
16. The Ragone plots guided sizing of hybrid storage system for taming the wind power. Int. J. Electr. Power Energy Syst. 65, 246 (2015)