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本书体系分四个层次：首先介绍材料设计的基本概念和内涵，材料设计的主要技术与途径；在主要技术的基础上进一步介绍材料的第一性原理计算、相图热力学设计思路与实例。然后介绍目前研究和应用比较设计领域的设计方法和所取得的成果，最后以大量图表介绍了目前国际上材料模拟与设计的部分最新研究成果和发展趋势。本书重点论述各种计算途径的方法、思路、特点、应用及其局限性。
