Predicting densities and elastic moduli of SiO2-based glasses by machine learning

模数 弹性模量 三元运算 Lasso(编程语言) 二进制数 原子间势 集合(抽象数据类型) 材料科学 算法 人工智能 机器学习 计算机科学 功能(生物学) 统计物理学 数学 物理 化学 分子动力学 复合材料 计算化学 算术 量子力学 进化生物学 万维网 生物 程序设计语言
作者
Yong‐Jie Hu,Ge Zhao,Mingfei Zhang,Bin Bin,Tyler Del Rose,Qian Zhao,Qun Zu,Yang Chen,Xuekun Sun,Maarten de Jong,Liang Qi
出处
期刊:npj computational materials [Nature Portfolio]
卷期号:6 (1) 被引量:70
标识
DOI:10.1038/s41524-020-0291-z
摘要

Abstract Chemical design of SiO 2 -based glasses with high elastic moduli and low weight is of great interest. However, it is difficult to find a universal expression to predict the elastic moduli according to the glass composition before synthesis since the elastic moduli are a complex function of interatomic bonds and their ordering at different length scales. Here we show that the densities and elastic moduli of SiO 2 -based glasses can be efficiently predicted by machine learning (ML) techniques across a complex compositional space with multiple (>10) types of additive oxides besides SiO 2 . Our machine learning approach relies on a training set generated by high-throughput molecular dynamic (MD) simulations, a set of elaborately constructed descriptors that bridges the empirical statistical modeling with the fundamental physics of interatomic bonding, and a statistical learning/predicting model developed by implementing least absolute shrinkage and selection operator with a gradient boost machine (GBM-LASSO). The predictions of the ML model are comprehensively compared and validated with a large amount of both simulation and experimental data. By just training with a dataset only composed of binary and ternary glass samples, our model shows very promising capabilities to predict the density and elastic moduli for k-nary SiO 2 -based glasses beyond the training set. As an example of its potential applications, our GBM-LASSO model was used to perform a rapid and low-cost screening of many (~10 5 ) compositions of a multicomponent glass system to construct a compositional-property database that allows for a fruitful overview on the glass density and elastic properties.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
上官若男应助浆果莓蓝调采纳,获得10
2秒前
2秒前
梓树完成签到,获得积分10
6秒前
9秒前
托托完成签到,获得积分10
11秒前
逢场作戱__完成签到 ,获得积分10
11秒前
13秒前
朴素海亦发布了新的文献求助10
19秒前
周大福完成签到 ,获得积分10
20秒前
26秒前
香菜张完成签到,获得积分10
39秒前
猪猪hero完成签到,获得积分10
41秒前
巫马尔槐发布了新的文献求助10
42秒前
42秒前
DrKe完成签到,获得积分10
50秒前
50秒前
小耳朵完成签到 ,获得积分10
51秒前
56秒前
1分钟前
一笑而过完成签到 ,获得积分10
1分钟前
巫马尔槐发布了新的文献求助10
1分钟前
傲娇斑马完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
maizencrna完成签到,获得积分10
1分钟前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
灵巧的长颈鹿完成签到,获得积分10
1分钟前
巫马尔槐发布了新的文献求助10
1分钟前
长安的荔枝完成签到 ,获得积分10
1分钟前
陈粒完成签到 ,获得积分10
1分钟前
沫荔完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
ziwei完成签到,获得积分10
1分钟前
巫马尔槐发布了新的文献求助10
1分钟前
忧虑的静柏完成签到 ,获得积分10
2分钟前
znchick完成签到,获得积分10
2分钟前
zhang568完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
风趣朝雪完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
kk完成签到,获得积分10
2分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to Helicopter and Tiltrotor Flight Simulation, Second Edition 2500
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6512352
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8305782
关于积分的说明 17742101
捐赠科研通 5613962
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2923754
邀请新用户注册赠送积分活动 1901023
关于科研通互助平台的介绍 1762720