近日，亿万先生MR资料基因组工程钻研院张统一院士团队孙升钻研员在纳米多孔金属电化学致动的跨尺度推算钻研中获得沉要进展，有关钻研成就颁发在固体力学旗舰期刊《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》（187:105611, 2024）上，论文标题为“Optimizing nanoporous metallic actuators through multiscale calculations and machine learning”。论文第一作者为孙升钻研员，通讯作者为孙升钻研员和张统一院士，西湖大学姜汉卿教授为论文合作者。
相迸宗压电陶瓷和电活性聚合物等传统电致动器高达每毫米几百到几千伏的工作电压，浸没在电解质溶液中的纳米多孔资料电极自身能够作为电化学致动器，仅需在1 V量级的电压就能够产生约1 %的致动变形。固然有大量的尝试工作，但是对电化学致动器的数值仿照和优化一向是巨大挑战，由于此过程是多场多尺度景象，蕴含电子的沉新散布、离子的沉新散布，固液电化学界面和宏观力学变形，电化学致动器的致动机能与其内部的表表积体积比、孔隙率、以及结构描摹等成分亲昵有关。
图1. 跨尺度推算框架示意图
本钻研工作成立了新的跨尺度推算步骤框架，综合利用并行和串行跨尺度推算，蕴含第一性道理推算、纳尺度资料的表表本征应力理论和有限元仿照，并在两处引入了机械进建算法。工作首先发展结合密度泛函理论（JDFT）推算，基于推算数据，利用表表本征应力模型和机械进建符号回归步骤，成立资料表表应力与电荷关系的本构方程，从而能够发展有限元法（FEM）推算，基于FEM推算数据，训练人为神经网络（ANN）代理模型，实现特定设计空间内结构的致动应变和有效杨氏模量的双指标全局优化。本推算框架有效衔接量子、纳米、微观和宏观尺度景象，能够作为其他跨尺杜着化问题推算的沉要参考。
该工作得到了国度沉点研发打算（No. 2022YFB3707803）、国度天然科学基金项目（No. 12072179）、云南省贵金属尝试室科学技术打算（No. YPML-2023050208）和昭通市科技打算（No. 2023A03J0003）的赞助。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jmps.2024.105611
