高熵材料综合数据库(COD’HEM)正式上线，助力材料科学研究

2024年12月6日，美国克莱姆森大学——随着材料科学领域的快速发展，高熵材料（HighEntropyMaterials,HEMs）因其独特的成分和性能，成为近年来研究的热点。然而，由于高熵材料的成分空间极为广阔，研究人员面临着海量数据的整合与分析难题。为此，克莱姆森大学材料科学与工程系的MohitSingh、EricBarr和DilpuneetAidhy教授团队开发了一个开放的高熵材料综合数据库（ConsolidatedDatabaseofHighEntropyMaterials,COD’HEM），旨在为全球科研人员提供一个便捷、高效的数据查询与分析平台。

高熵材料由多种主要元素组成，具有广阔的成分空间和多样的性能表现。近年来，随着实验技术和计算方法的进步，高熵材料的研究数据呈指数级增长。然而，这些数据分散在大量的科学文献中，缺乏系统的数字化整理，难以进行全面的分析和比较。为了推动高熵材料的发现与优化，研究团队决定开发一个集中化的数据库，将过去二十年来发表的实验数据整合到一个统一的平台中。

COD’HEM数据库的开发过程包括数据收集、整理、数字化和网站架构设计等多个环节。研究团队从GoogleScholar和ScienceDirect等平台获取了超过400篇论文，提取了4000多种高熵合金的机械性能数据。为了高效处理这些数据，团队使用了多种工具，如Tabula和Nanonets，用于将PDF中的表格转换为CSV格式。此外，团队还利用大型语言模型（如ChatGPT和SCISPACE）进行数据提取和分类，进一步提高了数据整理的效率。

数据库的网站架构设计注重性能、可扩展性和安全性。后端采用Go语言和Echo框架，前端使用ReactJS和TypeScript，数据库则结合了PostgreSQL和MongoDB，分别处理结构化和非结构化数据。网站采用单页应用（SPA）设计，提升了用户体验，用户可以快速查询和比较不同合金的性能。

COD’HEM数据库目前包含了超过4000种高熵合金的机械性能数据，用户可以通过多种筛选条件（如成分、性能和相结构）进行在线查询。数据库的独特功能包括数据可视化，用户可以将不同合金的性能进行对比，发现潜在的模式和趋势。例如，研究团队通过数据可视化发现，添加较软的元素（如钛）在某些情况下反而提高了合金的屈服强度，这一现象与传统认知相反。进一步的密度泛函理论（DFT）研究表明，较软的元素通过降低键刚度，增加了局部晶格畸变，从而导致了固溶强化效应。

此外，数据库还提供了与混合规则（RuleofMixtures,ROM）的对比功能，帮助研究人员理解合金性能与其组成元素之间的偏差。例如，单相BCC和FCC合金的弹性模量与ROM预测值非常吻合，而多相合金则存在较大偏差。

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