“温州热电”第一性原理计算数据库主页

高端制造业水平是衡量一个国家综合实力和现代化程度的重要标志，而材料是制约高端制造业发展的最大瓶颈。温州市政府近年重点建设新兴产业链领域包括数字经济、智能装备、生命健康制造、新能源及节能以及新材料领域。对于这些新兴产业的培育，开发具有自主知识产权新材料是其关键环节。为加速材料研发进程，2011年美国奥巴马政府提出“材料基因组计划”，投巨资建设材料研发平台，欧洲科学基金会随后推出20多亿欧元的Accelerated metallurgy计划，旨在跟上美国的步伐。以高通量实验、高通量计算和人工智能大数据分析为特点的材料基因计划研究正如火如荼开展，在许多材料领域已经展现出惊人优势。

热电材料是一类能实现电能和热能相互转换的功能材料，它在废热发电、光热发电、小型化或特殊工况致冷等方面有很好的应用前景，且在航空航天和国防领域有不可替代的战略价值。材料科学第四范式需以巨量数据产生和处理能力为支撑，因而获取巨量材料数据已成为“材料基因组计划”的关键，将之用于新型热电材料研发有望加速其应用进程。目前世界三大材料数据库Materials Project，AFLOW和OQMD有若干通用物理量的数据，包括结构和电子能带，但热电材料由于其特殊性，材料电、热输运性质计算比较复杂，计算量较大，这些数据库都未涉及材料热电输运性质。

本着“研究真问题，真研究问题”的新时代科研精神，在目前经费与条件极其有限的情况下，银河集团:198net邵和助课题组围绕热电优值的ZT(=S²σT/κ)表达式搭建了一个高通量计算框架，构建了一个基于第一性原理计算的热电材料数据库，还为其搭建了一个搜索网页：https://hezhu2024.github.io，向学术界和工业界免费公开。

该工作得到温州市基础性工业科研项目（项目名称：基于材料基因组方法的高性能热电材料开发，项目号G20210016，项目经费：10万元人民币，其中财政支持5万元人民币，自筹5万元人民币，项目起止时间2022.1至2024年.12）的支持，另外银河集团:198net也为课题组在计算服务器（目前建有10个计算节点）搭建上提供了大力支持，因而该材料数据库命名为“温州热电”（Wenzhou TE）。

下一步，若条件许可课题组将会分阶段提升数据库中计算材料数据的可靠性，包括以下几个方面：1）对于材料热输运，将计算考虑三声子散射的热导率；2）当前能带结构计算方面，都是采用PBE方法，下一步将用杂化泛函方法去计算材料电子结构；3）对于电子寿命的计算，下一步将考虑电声耦合效应下的载流子寿命计算；这些改进都需要耗费大量的计算资源。另外我们将计算更多之前比较难处理的材料体系。

上述工作近期以“Wenzhou TE: A First-Principle-Calculated Thermoelectric Materials Database”为题发表于开源期刊Materials (2024, 17, 2200, DOI：10.3390/ma17102200)，供读者免费获取。银河集团:198net邵和助为通讯作者，文章第一作者为课题组研究生方盈。