限域条件下材料扩散及演化动力学

对于复杂催化材料动力学过程，如何兼顾创新性、普适性、重要性、可行性寻找突破口，如何分解问题并在原子尺度揭示材料内在属性间一般性规律并定量化，如何在微观、介观和宏观尺度发展动力学模拟方法并无缝衔接，如何做到模型发展-精准合成-原子级表征的实时互动以寻求理论的持续迭代改进，建立起具有预测能力的自洽统一的多尺度动力学理论，是新时代材料理论科学研究的重大挑战。

针对双碳背景下能源催化材料创制领域的输运动力学，以多相催化和高温氧化物燃料电池技术中的关键科学问题为突破口，通过物理启发结合人工智能和大数据分析驱动科学发现范式，建立多尺度动力学理论，寻找决定材料宏观性能的微观描述符并揭示其一般性标度关系和普适性原理并数学模型化，发展包含催化活性的催化剂动态演化理论，为实现理论指导的先进功能材料设计奠定基础。

具体而言，我们将通过密度泛函理论计算和神经网络势分子模拟以构建数据库、通过发展物理启发的人工智能方法，以揭示从电子到原子到复合体系中的标度及演化规律，从而连接理论模型与实际体系本征属性、通过相场和平均场动力学理论模型构建和解析公式推导和数值求解以建立多尺度理论，并密切结合实验材料精准合成和高精度原位结构性能表征以验证和迭代理论模型。