都时禹（教授）

»姓名：都时禹

»系属：电子信息材料系

»学位：博士

»职称：教授

»专业：化学

»导师类别：博导

»电子邮箱：dushiyu@nimte.ac.cn; 20220133@upc.edu.cn

»联系电话：18545162686

»通讯地址：青岛市黄岛区长江西路66号　邮编：266580

»概况

都时禹，教授，博士生导师，国家海外青年人才项目获得者。分别于中国科学技术大学化学系和美国普渡大学化学系，获得学士和博士学位。2009年7月-2013年12月在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室分别担任博士后研究员和客座科学家。都时禹在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室期间，主要承担核燃料和核材料关键物理性质的理论计算工作，在Nature Communications, Adv. Func. Mater., Proc. Nat. Acad. Sci., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Nano, ACS Appl. Mater. Interface, Nanoscale, J. Phys. Chem. Lett.,等国际期刊上发表高水平论文200余篇。都时禹于2014年1月全职回国，在中国科学院宁波材料技术与工程研究所开展工作，后调入开云电竞投注（华东），国家重点研发计划项目首席科学家。目前的研究方向为：利用理论研究手段，设计开发下一代能源系统的关键材料；发展材料基因工程技术和相应软件系统，加速新颖能源材料的设计效率和应用。主持完成了国家重点研发计划，2014年度中国科学院创新交叉团队项目，浙江省重点研发计划，国家基金委面上等项目，并参与了国家自然科学基金委核能重大研究计划集成项目、中国科学院战略性先导科技专项A类支持的若干研究项目。任国际期刊《无极材料学报》编委会委员（Editorial Board Member），任国际期刊《Frontiers in Materials》客座编辑，为Energy & Environmetal Science, ACS NANO, J. Am. Chem. Soc., Adv. Funct. Mater., Nano Energy等期刊担任审稿人。

◎研究方向

课题组长期聚焦于数据驱动与物理机制深度融合的新能源材料创新研究，紧密围绕国家“双碳”战略和先进核能系统的重大需求，搭建覆盖“智能设计-精准合成-服役评价”全链条的理论计算与实验验证协同平台。前期工作中，我们基于第一性原理计算、分子动力学、相场模拟、有限元仿真及机器学习等前沿手段，成功开发了具有自主知识产权的材料基因组软件系统，实现了MAX相、MXene等层状材料的结构拓扑预测与电子性质调控；同时，针对FeCrAl、高熵合金等先进核包壳材料，建立了“工艺参数-微观组织-服役性能”多尺度映射模型，为反应堆燃料包壳的寿命评估与事故容错设计提供了定量判据。在此基础上，课题组将理论预测与实验数据深度融合，快速推进候选材料至高能粒子辐照、高温氧化、催化转化等验证环节，形成了“设计-制备-表征-反馈”的闭环迭代。总之，通过“人工智能赋能理论计算、实验闭环验证”的协同研究范式，课题组已在多个关键材料体系中彰显出高效且可靠的创新活力。

目前，课题组三大核心方向持续深耕：

（1）材料基因工程与智能设计平台——以材料基因工程为核心方法论，自主开发高通量计算框架、多尺度耦合计算方法、人工智能算法、先进合成工艺，构建面向核燃料、抗辐照合金、催化材料、电子信息材料等极端服役条件的智能设计软件系统，力求将新材料研发周期从“十年磨一剑”压缩至“月级迭代”，为能源材料领域注入“计算驱动”的新动能。

（2）核燃料与核材料的智能优化——面向U系合金、FeCrAl、高熵合金等关键核能材料，开展人工智能辅助下的工艺优化、结构设计与服役性能评价，建立材料微观演化与宏观服役行为的关联规律，为新一代反应堆的安全性和经济性提供科学支撑。

（3）层状能源材料的设计与器件应用——结合理论研究与实验验证，系统开展MAX相、MXene等层状或二维材料的结构智能设计、电子器件性能及催化活性预测，推动该类材料从实验室走向工业级应用，为清洁能源、先进传感器与信息存储等前沿技术产业化奠定坚实基础。

作为国家科技重大专项和国家重点研发计划的首席科学家团队，课题组拥有自建高性能计算集群及多个国家级超算资源，并与国内外多个一流机构保持常态化合作。另外，课题组通过开设材料基因工程类专业课、直接参与国家重大课题等方式，令研究生接触最前沿的计算方法和实验验证平台，培养研究生在交叉融合中锤炼独立科研能力。

◎承担项目

1. 国家重点研发计划，2016YFB0700100，先进核燃料包壳的材料基因设计软件开发和应用示范，2016/07-2021/06，2200万元，结题，主持

2. 国家自然基金委-原创探索计划项目，52250005, 二维材料大规模、低成本、高品质制备的普适理论与方法，2023/01-2023/12，60万元，在研，主持

3. 国家自然科学基金面上项目，21875271，MXene纳米压电器件的材料设计与性能研究，2019/01-2012/12，64万元，结题，主持

4. 浙江省重点研发计划，2019C01060，大规模并行计算系统关键技术研究-大规模众核软件系统开发和高通量材料计算应用示范，2019/01-2021/12，250万元，结题，主持

5. 中国核动力研究设计院应用项目，基于PFT的锆合金辐照损伤软件开发，2018/01-2020/12，59 万元，结题，主持

6. 中国科学院创新交叉团队，关键核能技术交叉团队，2014.01-2016.12, 100万元，结题，主持

◎论文

[1] AisNet: A Universal Interatomic Potential Neural Network with Encoded Local Environment Features, Zheyu Hu, Yaolin Guo*, Zhen Liu*, Diwei Shi, Yifan Li, Yu Hu, Moran Bu, Kan Luo, Jian He, Chong Wang, and Shiyu Du*, J. Chem. Inf. Model. doi.org/10.1021/acs.jcim.3c00077(2023).

[2] First-principles study of electronic and optical properties of NH3-adsorbed Sc2CO2 monolayer and its application in gas sensors, Zhuquan Wang, Nianxiang Qiu*, Erxiao Wu, Qing Huang, Peng An, Heming He, Shiyu Du*, Journal of Materials Research and Technology, 24, 173-184 (2023).

[3] Charge Density Evolution Governing Interfacial Friction, Junhui Sun, Xin Zhang, Shiyu Du*, Jibin Pu, Yang Wang, Yanping Yuan, Linmao Qian*, Joseph S Francisco*, J. Am. Chem. Soc. 145, 9, 5536–5544 (2023).

[4] An adaptive parallel EI infilling strategy extended by non-parametric PMC sampling scheme for Efficient Global Optimization, Yu Hu, Yaolin Guo*, Zhen Liu, Yifan Li, Zheyu Hu, Diwei Shi, Moran Bu, Shiyu Du*, IEEE Access, 11, 17793-17810 (2023).

[5] Resveratrol analog, triacetylresveratrol, a potential immunomodulator of lung adenocarcinoma immunotherapy combination therapies, Jian He, Nianxiang Qiu, Xianchao Zhou, Mei Meng, Zixue Liu, Jingquan Li, Shiyu Du*, Zhiqiang Sun*, and Hui Wang*, Frontiers in Oncology, doi.org/10.3389/fonc.2022.1007653 (2023).

[6] Enhancement of Question Answering System Accuracy via Transfer Learning and BERT, Kai Duan, Shiyu Du*, Yiming Zhang, Yanru Lin, Hongzhuo Wu and Quan Zhang, Applied Sciences, 12, 11522 (2022).

[7] A Recommendation Strategy Integrating Higher-Order Feature Interactions with Knowledge Graphs, Yanru Lin, Shiyu Du*, Yiming Zhang, Kai Duan, Qing Huang, Peng An, IEEE Access 10, 119290 (2022).

[8] Two-Dimensional Half-Metallic and Semiconducting Lanthanide-Based MXenes, Xiaojing Bai, Yuanbin Xue, Kan Luo, Ke Chen, Qing Huang, Xian-Hu Zha*, Shiyu Du*, ACS Omega (45), 40929-40940 (2022).

[9] Evolutionary Search for Novel Thorium Borides toward Advanced Nuclear Fuels, Diwei Shi, Jiexi Song, Yanqing Qin, Xinyu Chen, Yaolin Guo, Shiyu Du*, Xiwu Gong*, The Journal of Physical Chemistry C 126 (41), 17759-17768 (2022).

[10]Improved Slime Mold Algorithm with Dynamic Quantum Rotation Gate and Opposition-Based Learning for Global Optimization and Engineering Design Problems, Yunyang Zhang, Shiyu Du*, Quan Zhang, Algorithms, 15 (9), 317 (2022).

[11]Universal Principle for Large-Scale Production of a High-Quality Two-Dimensional Monolayer via Positive Charge-Driven Exfoliation, Junhui Sun, Ziwen Cheng*, Qing Huang, Heming He, Joseph S Francisco, Shiyu Du*, The Journal of Physical Chemistry Letters, 13 (28), 6597-6603 (2022).

[12]The thermal and elastic properties of U3Si5 and their variations induced by incorporated aluminum Xian-Hu Zha, Chen Fu∗, Xiaojing Bai, Jiajian Lang, Jing-Ting Luo, Yaqing Zhang, Kan Luo, Yanqing Qin, Qing Huang, Rui-Qin Zhang, Honglang Li, Yahui Tian , Shiyu Du∗，Journal of Nuclear Materials, 558, 153331 (2022).

[13]A Novel Chimp Optimization Algorithm with Refraction Learning and Its Engineering Applications, Q Zhang, S Du*, Y Zhang, H Wu, K Duan, Y Lin, Algorithms, 15(6), 189, (2022).

[14]Pressure Tuned Structural, Electronic and Elastic Properties of U₃Si₂C₂: A First Principles Study, Moran Bu, Yaolin Guo*, Diwei Shi, Zhen Liu, Jiexi Song, Yifan Li, Erxiao Wu, Xinyu Chen, Yanqing Qin, Yang Yang,* and Shiyu Du*, Crystals 11(11), 1420 (2021).

[15]Development of a Phase Field Tool Coupling With Thermodynamic Data for Microstructure Evolution Simulation of Alloys in Nuclear Reactors, Yaolin Guo, Yifan Li, Zhen Liu, Diwei Shi, Jiexi Song, Biao Zhang, Moran Bu and Shiyu Du*, Frontiers in Materials 8:627864 (2021).

[16]Helium-induced damage in U₃Si₅ by first-principles studies, Yibo Wang, Zhenbo Peng, Nianxiang Qiu,* Heming He, Rongjian Pan, Lu Wu, Qing Huang and Shiyu Du*, RSC Advances 11(43):26920-26927 (2021).

[17]First-principles studies on behaviors of He impurities in d-MAX phase Zr₃Al₃C₅ Hui Tian, Kan Luo, Nianxiang Qiu, Quanjun Li,* Jian Zhang,* Qing Huang, Shiyu Du,∗ Bingbing Liu, Journal of Nuclear Materials, 544, 152653 (2021).

[18]Investigations of the stability and electronic structures of U3Si2-Al: A First-principles study, Xinyu Chen, Yanqing Qin, Diwei Shi, Yaolin Guo, Jiexi Song, Moran Bu, Yiming Zhang*, Qing Huang, Guoquan Liu*, Zhifang   Chai, Shiyu   Du*, Chemical Physics 543 (1):111088 (2021).

[19]First-principles investigations on the electronic structures, polycrystalline elastic properties, ideal strengths and elastic anisotropy of U3Si2, Kun Wang, Yingjie Qiao, Xiaohong Zhang*, Xiaodong Wang, Yiming Zhang, Peng Wang, Shiyu Du*, The European Physical Journal Plus, 136, 409 (2021).

[20]Atomic modeling of the segregation of vacancies on <111> dislocations in α-iron by Diffusive Molecular Dynamics Simulations, Biao Zhang, Yaolin Guo*, Zhen Liu, Meie Li, Diwei Shi, Yifan Li, Jiexi Song, Moran Bu, Shiyu Du* Journal of Alloys and Compounds, 857, 157486 (2021).

[21]The mechanical and thermal properties of (Th,U)Si compounds: A systematic density functional theory research, Diwei   Shi, Yaolin Guo*, Yanqing Qin, Jiexi Song, Zhen Liu, Xinyu Chen, Kan Luo, Moran Bu, Yifan Li, Shiyu Du*, Computational   Materials Science 188(2):110148, (2021).

[22]Exploring U3Si2-based alloys through phase diagram investigations, Yuan Yuan, Yanqing Qin, Kai Xu, Yiming Zhang, Qing   Huang, Keke Chang*, Shiyu Du*, Journal of Nuclear Materials 547(1):152770 (2021).