众所周知，在不同温度、压力以及其他环境条件下，材料会发生不同的变化。材料可能会熔化或者发生其他变化。对于工程师而言，知道材料什么时候以及为什么会发生这些变化是至关重要的。

如今，佛罗里达州立大学的一位研究人员提出了一种理论来解释某些材料的这些行为。该研究在去年被顶级材料科学期刊《智能材料与结构》评为研究亮点之一。

“该理论的基础思想是如果我告诉你我能预测材料的某部分会发生断裂，你会问我为什么我会如此确信这会发生，那我们不得不求助于统计和概率。” FAMU-FSU工程学院机械工程副教授William Oatese说。“最后，我们会说这种材料有多大的概率会断裂，例如5%。”

在Oatese的论文里，他详细研究了铁电材料。铁电材料是经历自发电极化的材料，这意味着正电荷和负电荷发生在相反的方向。更重要的是，电荷的变化会引起材料形状的改变，由此可提供一种可以用作致动器或传感器的新颖材料。

铁电材料通常应用于生物医学行业，可通过超声成像观察身体内部。科学家们还试图将其应用于新的太阳能电池。

“这种材料在许多领域都非常普遍，” Oates说。“因此充分理解这种材料的行为方式，努力获得新物质是非常活跃的研究领域。”

和许多科学工作一样，无疾而终是很容易的。他最初的论文描绘了一个完全不同的理论，然而被该杂志拒绝，所以他不得不从头再来。

然后，他偶然发现了量子定理，并开始研究它，并比较电子结构的量子模拟与通常在工程设计中使用的连续理论。该模型给了他想要的答案，并为一个更加统一的连续体理论提供了更强的后盾。相对于量子力学，这个理论的计算要快得多。然而，连续的近似仍然含有不确定性。

为了解决这个问题，他使用了一种特殊的统计方法－贝叶斯统计－来量化模型的预测能力。“我们能将该新方法应用于各种材料，而且不需要花费无数小时在计算机上，我们也能得到非常好的近似。” Oates说。

 

新材料在线编译整理—— 翻译：杨超