愛荷華州立大學(xué)和利哈伊大學(xué)的科學(xué)家認為，高熵合金計算設(shè)計的主要障礙已經(jīng)消除。艾姆斯實驗室(Ames Lab)和里海大學(xué)(Lehigh University)機械工程與力學(xué)系的工程師們開發(fā)了一種流程，該流程可將用于預(yù)測性設(shè)計的搜索時間減少13,000倍。

Lehigh副教授Ganesh Balasubramanian認為，該團隊的研究目標是加快復(fù)雜合金的計算建模。他說，可用于在材料仿真模型中創(chuàng)建原子的隨機分布的工具已經(jīng)使用了很多年，并且在快速生成模型方面受到限制。

Balasubramanian說，除了資源密集和缺乏窮舉之外，即使采用超級計算技術(shù)，為材料模擬生成魯棒模型所需的時間也很長?，F(xiàn)在，該團隊通過開發(fā)一種稱為“布谷鳥搜索”的算法的混合版本，克服了這一障礙，該算法的靈感來自布谷鳥的進化策略。

Balasubramanian說：“達到解決時間的速度不足為奇，但是時間因素的減少(13,000倍)確實令人吃驚”。“完成一天所需的時間，現(xiàn)在可以在幾秒鐘內(nèi)完成。該工具可以加快模型生成的速度，而且還可以創(chuàng)建可物理實現(xiàn)的系統(tǒng)，現(xiàn)在可以將其與實驗樣本進行直接比較。”

這項研究在《自然計算科學(xué)》上發(fā)表的一篇論文中進行了描述，該論文名為“加速高熵合金的計算模型和設(shè)計”。除Balasubramanian外，作者包括：愛荷華州立大學(xué)的工程系教授，Ames實驗室的系科學(xué)家Duane D. Johnson，以及Rahul Singh，Aayush Sharma和Prashant Singh。

高熵合金是通過將相等或相對較大比例的五個或更多元素混合而形成的合金。Balasubramanian特別適用于多主要元素合金，新型材料和高熵合金的超集，這些合金是通過混合大量不同比例的多種元素而形成的合金。它們不同于諸如鋼之類的常規(guī)合金，后者通常由鐵制成。初步研究表明，多主要元素合金具有優(yōu)異的機械強度和硬度，使其非常適合作為渦輪葉片，醫(yī)療植入物，船舶表面和航空零件等部件上的保護涂層。

Balasubramanian說：“我們在此方面的工作目的是優(yōu)化合金設(shè)計，并且由于結(jié)果，我們希望它將更好地改變材料的設(shè)計實踐。”

有許多使用優(yōu)化的領(lǐng)域，例如股票市場，商業(yè)和工程系統(tǒng)設(shè)計。Balasubramanian說，當使用材料模擬作為測試平臺進行開發(fā)時，該計算工具適用于需要優(yōu)化的任何工作領(lǐng)域。