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基本 信息 机构名称：劳伦斯利弗莫尔国家实验室 成立时间：1952年冷战期间 管理机构：LLNS有限公司于2007年10月1日对实验室进行管理。 人员状况：（数量、比例及分布）6300名员工（包括长期雇员和博士后研究员）；2700名科学家和工程师（超过40%的人有博士学位）；700个用户设施、访问科学家、教师和学生。 研究领域：（整体）劳伦斯利弗莫尔国家实验室的使命是应用科学和技术使世界变得更安全。利弗莫尔的职责是确保国家核威慑的安全性和可靠性。LLNL的研究领域范围很广，从核扩散和恐怖主义的危险到能源短缺和由于气候变化造成对国家安全与全球稳定威胁都包括在内。 服务对象：LLNL主要是通过对先进科学和技术的研究和应用，服务于美国及全世界，使其变得更加安全可靠。 官方网站：https://www.   历史沿革  实验室成立为了推动核武器的科学技术的研究，满足紧迫的国家安全需求。著名的物理学家E.O. Lawrence和Edward Teller 主张建立一个第二实验室来增强洛斯阿拉莫斯实验室（laboratory at Los Alamos）的实力。 利弗莫尔（Livermore）首次重大突破（导弹的热核弹头设计），导弹可以从核潜艇发射。实验室随后研发了第一个量产弹头，该弹头足够紧凑，在每个导弹弹道中可同时放几个弹头。 关于和平利用核能爆炸物的探索。在利弗莫尔（Livermore）实验室展开了生物科学与环境的项目。 利弗莫尔（Livermore）开展了它的激光项目，从那时起实验室一直处于激光科技的前沿。 在科学计算方面，利弗莫尔（Livermore）科学家率先使用并行计算。几十年来，核武器设计强大模拟的需求指导工业超级计算的发展。 在1992年美国宣布停止核试验之后，实验室协助能源部制定库存管理计划—在没有和实验的情况下，保证安全、可信赖的国家核威慑。 利弗莫尔（Livermore）继续推进科学技术的应用以确保全球范围内的国家安全。实验室完成了关于国家最先进的洲际弹道导弹弹头的延长计划，这使得美国可以在进入21世纪之后仍保持其武器战略优势。 主 要 下 属 机 构 世界级的尖端科技研发机构、全国实验室的研发伙伴、全球科学界、学术界和工业界都可利用由劳伦斯利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）提供的最先进的科研设施。 CAMS—Center for Accelerator Mass Spectrometry CAMS主要是通过对敏感的同位素比值测量和离子束分析技术的研究和应用解决国家重大课题，最终满足能源部和国家的需求。 BioAMS—National Resource for Biomedical Acceletator Mass Spectrometry BioAMS的建立使AMS可以帮助生物医学研究人员准确测量含量非常低的14C，以及他们研究中涉及到的其它放射性同位素。该机构还通过对新技术和新工具的研究，对增强AMS在放射性同位素生物医学追踪方面的分析工作也有进展。 HEAF-High Explosives Applications Facility 在劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）内，高能炸药应用设施（HEAF）的主要任务是对高性能爆炸物的研究和开发。科学家运用配方和合成专业知识，同时将计算机的模拟结果与实验数据整合在一起，更好的了解材料的性能。 HEAF共有七个用于爆炸测试的大型容器，同时还有能力能够运用先进分析诊断技术对高达10公斤烈性炸药进行安全实验。同时为了进行高速冲击方面的研究而制作了一个专门设计的容器，可用100毫米的喷射枪直接射击。 材料领域相关在研项目  1 ●项目名称：材料中的声音测量 ●项目时间：2010年9月 ●参与机构：劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL） ●参与人员：Joseph M. Zaug, Sorin Bastea, Jonathan C. Crowhurst, Michael R. Armstrong, Nick E. TeslichJr. ●项目主要内容及进展： 实验室的一组科学家研发了一种适应性强并且测量精度高的技术来对材料中声音的传播速度进行测量，该实验对改善大规模爆炸测试起到了很大作用。与之前的两种传统技术相比，该技术通用性更好同时也更易于操作。原来的技术需要相对高的脉冲，而这样会导致光反应或改变样本本身的属性。在实验中介绍了一系列不同光感效应的影响。这种新的光声散射的变化与传统方法相比具有很大的技术优势。 2 ●项目名称：过渡金属的粘接性与稳定性 ●项目时间：2010年10月 ●参与机构：劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）、匹兹堡大学、信息和量子系统实验室、皇家理工学院、汉堡大学、乌普萨拉大学 ●参与人员：A. Landa, P. Söderlind, O. I. Velikokhatnyi, I. I. Naumov, A. V. Ruban, O. E. Peil, L. Vitos ●项目主要内容及进展： 实验室的一组科学家探索为什么过渡元素（钒、铌和钽）在被压缩或与少量相邻的金属元素合金化时，晶体结构会发生改变。该团队在2010年10月20日发表在物理评论B上的论文，颠覆了传统观念中认为的这些金属只有稳定的立方或密排六方高度对称的原子排列结构。基于早期研究的基础之上，这份研究成果表明当这些金属在被压缩或合金化时，电子结构与静电能量相结合会通常导致体心立方结构的不稳定。 3 ●项目名称：科学家澄清水的离子电导率 ●项目时间：2011年10月 ●参与机构：劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL） ●参与人员：Sebastien Hamel ●项目主要内容及进展： 劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家Sebastien Hamel已经解决了一个长期存在的问题——使用量子分子动力学模拟计算液体的离子电导率。在不假设有效电荷运动的前提下，研究人员结合了两种成熟的技术 - 密度泛函理论分子动力学模拟和极化理论，直接确定其电导率。 4 ●项目名称：石墨进入物质的不同状态 ●项目时间：2012年6月 ●参与机构：劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）、国家加速器实验室、德国杜伊斯堡大学、马克斯·普朗克核物理研究所 ●参与人员：Stefan P. Hau-Riege ●项目主要内容及进展： 首次，科学家已经在约40飞秒内，观察X射线照射的矿物过渡到物质的两种不同的状态（飞秒是第二分之一千万亿）。使用SLAC国家加速器实验室的自由电子激光器直线加速器相干光源，劳伦斯利弗莫尔实验室的科学家Stefan Hau-Riege及其同事加热石墨来诱导其由固体转变为液体和预热稠密等离子体。在超高速成像、高能量密度科学和新材料合成技术的发展等方面，从固相转变到液相和等离子体状态的超高速成像技术是非常重要的。该小组的研究成果已于2012年6月4日发表在物理评论快报。 5 ●项目名称：关于材料Nanoshock行为的研究 ●项目时间：2010年7月 ●参与机构：劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL） ●参与人员：Michael R. Armstrong, Jonathan C. Crowhurst, Sorin Bastea, Joseph M. Zaug ●项目主要内容及进展： 实验室物理学家正在使用超快激光技术，也被称为“nanoshocks”来研究细小样品的震动行为，如薄膜或具有微观尺寸（数十微米的）的其它系统。团队利用超速的干涉技术对传播冲击波进行分析。首次将压力、温度和时间结合在一起，在以前的技术中是不可能实现的。在一些实验中，科学家发现亚稳态的氩，在恒定的压力和温度下处于过热状态，正常的氩会变为液态，由于没有足够的时间来融化而产生。该小组的研究成果已于2010年7月15日发表在应用物理杂志。 6 ●项目名称：给材料设计新的属性 ●参与机构：劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）、伊利诺伊大学、哈佛大学和麻省理工学院 ●参与人员：Chris Spadaccini, Joshua Kuntz, and Eric Duoss ●项目主要内容及进展： 劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家和工程师研发了一套特殊的增材制造工艺，用于制造在自然界中不存在且材料密度、强度和热膨胀性能等综合性能都很优越的新材料。同时与伊利诺伊大学、哈佛大学和麻省理工学院的研发人员一起探索四维增材微观制造技术的边界，并用微观方案生产三维微观组织：直接墨水书写，微观立体平版印刷，电泳沉积和微流聚集。通过控制微观组织的形成，可以制造出以前不具备该特殊性能的新材料。当选择一种材料作为特殊应用时，这些需要的特殊性能将会迫使科学家不得不做出一些取舍。 在实验室指导研究和发展、国防高级研究计划局共同资助下，研发团队将这些技术与先进的计算机建模结合起来，研发出了一个具有设计和预测材料微观结构性能的模型。 7 ●项目名称：3D打印金属部件满足国家的关键需求 ●参与机构：劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL） ●参与人员：Matt Wraith ●项目主要内容及进展： 利用传统增材方法制造用于太空飞行器发射和战略威慑所需要的时间和成本都比较大。劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）利用金属增材制造的方法革命性的生产出了满足飞行器发射所需要的火箭发动机、作为国家核安全委员会延寿计划的一部分制造出了非核更换零部件同时还支持武器的水动力测试。随着增材制造技术的日益成熟，从根本上改变了核武器复杂零部件的生产方式。增材制造的优点主要包括对于复杂武器的生产来说其比传统的生产方式速度更快成本干更低、部件的精度非常高、对于奇特复杂的零部件生产更快更简单也更容易创新、研发时间变短。 8 ●项目名称：材料的多尺度建模预测 ●参与机构：劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL） ●参与人员：Rob Sharpe ●项目主要内容及进展： 经过几十年的建模与仿真研究，劳伦斯利弗莫尔研发工程师可预测材料的性能、属性及其能制造的零部件。其核心部分是这个预测依赖于有能力构造有效的材料模型和在长时间内对部件性能的研究，包括的内容有材料的电子和分子结构、材料晶粒如何生长以及当受到外力作用时材料如何变形甚至断裂。 目前已经在不同的时间和长度尺度上对成熟集成建模进行了开发，涉及的领域包括原子结构、分子和晶体力学以及连续介质。这些功能主要依赖于基本的理论模型、指导、关键实验能力的支持以及持续大量高性能的计算。多尺度建模面临的挑战之一是模拟产生的大量数据。了解数据从一个尺度扩展到下一个尺度是至关重要的。从一开始就将重点放在了如何定义、规定前提条件以及失效的情况，而不是选择大海捞针的方法来解决问题。为了实现这种宏观失效模式，我们需要在更微观的尺度上进行点的模拟，从而可以得到我们所需要的数据。 基于科学的预测模型，我们可以对在某些比较困难或不太可能进行测量的物理条件下，对材料性能进行预测。同时基于科学预测，可以加深我们对生产流程的理解，从而实现对工艺进一步的优化和改进。 |
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