本书适应高校创新实践教学改革的需要，力争实现理论教学和实践教学有机结合，大力推进以学习者为中心的先进教学理念，培养学生的团队精神和科学创新精神，从而构建群体创新人才培养模式。本书在第1版的基础上进行了修订，新增了紧束缚密度泛函方法、电磁散射控制材料雷达散射截面计算、机器学习与材料智能设计以及大量的计算案例等内容。全书系统地介绍了计算材料学的发展现状、主要理论框架和设计实践方法，结合典型案例阐述设计流程、建模方法、算法实现、数值处理技巧及其应用特色。全书共分11章，包括计算材料学导论、密度泛函理论基础、赝势平面波方法（Ⅰ）、赝势平面波方法（Ⅱ）、全势线性缀加平面波方法、紧束缚密度泛函方法、分子动力学方法、第一性原理分子动力学方法、蒙特卡罗方法、宏观尺度计算方法与电磁散射控制材料设计以及机器学习与材料智能设计。本书各章设有实践指南，并配有习题，以帮助学习者巩固学习重点。本书还包括多篇附录。
本书可作为普通高等学校电子信息类、材料类、物理类和化学类等专业高年级本科生相关课程的教材及研究生的教学参考书，也可作为从事相关领域研究的科研工作者的参考书。

江建军，浙江大学博士，华中科技大学智能电子学研究所所长，二级教授，博士生导师，入选首批“教育部新世纪优秀人才计划”，2015年荣获“湖北省有突出贡献专家”称号，分别在韩国、以色列和芬兰做博士后和高级访问学者。2018年和2009年分获国家级教学成果奖一等奖和二等奖，2005年、2009年和2013年分获湖北省高等学校教学成果一等奖，2020年还获得湖北省自然科学奖二等奖。主编教材4本，译著1本。完成解放军原总装备部预研项目5项，国家安全重大基础项目1项，国家自然科学基金5项，军工配套项目2项等。
主要研究方向：频率选择表面理论与设计、RCS理论分析与隐身结构工程设计、主动式智能隐身技术与系统集成应用。

第1章 计算材料学导论
1.1 引言
1.1.1 计算物理概述
1.1.2 量子计算化学概述
1.1.3 材料设计理念
1.1.4 计算材料学
1.2 计算材料学的理论体系
1.2.1 计算尺度
1.2.2 基于量子力学第一性原理的电子结构计算
1.2.3 基于统计力学的分子（原子）演化结构计算
1.2.4 基于连续介质力学的本体结构计算
1.2.5 多层次研究对象与计算方法的关系
1.2.6 计算框架和数值处理方法
1.3 计算材料学的研究动态与展望
1.3.1 第一性原理计算方法
1.3.2 分子动力学方法
1.3.3 蒙特卡罗方法
1.3.4 跨尺度计算方法的耦合与集成
1.3.5 先进材料和纳器件的计算与设计
1.3.6 计算材料学的发展趋势
1.4 设计实践方法学
1.4.1 基于专业设计软件的实践方法
1.4.2 基于自编程的实践方法
1.4.3 基于计算方法耦合与集成的实践方法
1.5 习题
第2章 密度泛函理论基础
2.1 引言
2.1.1 密度泛函理论的提出
2.1.2 第一性原理计算方法
2.1.3 第一性原理计算中的近似
2.2 密度泛函理论
2.2.1 Hohenberg-Kohn定理
2.2.2 Kohn-Sham方程
2.2.3 交换关联泛函
2.2.4 自洽计算
2.3 基矢展开与计算方案
2.3.1 基矢展开
2.3.2 计算方案分类
2.3.3 密度泛函计算框架分析
2.4 材料计算与设计实践指南
2.4.1 材料计算的流程
2.4.2 基于密度泛函理论的计算软件包
2.4.3 常用材料数据库介绍
2.4.4 物理性质分析
2.5 习题
第3章 赝势平面波方法（Ⅰ）
3.1 基本原理
3.1.1 平面波展开与截断能
3.1.2 质势
3.1.3 模守恒质势
3.1.4 超软质势
3.1.5 Hellmann-Feynman力
3.2 数值处理方法与技巧
3.2.1 超原胞方法
3.2.2 自洽电子弛豫方法
3.2.3 几何结构优化技术
3.2.4 快速傅里叶变换
3.2.5 k空间取样规则
3.2.6 基于密度泛函理论的第一性原理计算框架及步骤
3.3 基于Materials Studio的实践流程
3.3.1 软件介绍及计算步骤
3.3.2 几何结构的构建
3.3.3 计算操作方法
……
第4章 赝势平面波方法（Ⅱ）
第5章 全势线性缓加平面波方法
第6章 紧束缚密度泛函方法
第7章 分子动力学方法
第8章 第一性原理分子动力学方法
第9章 蒙特卡罗方法
第10章 宏观尺度计算方法与电磁散射控制材料设计
第11章 机器学习与材料智能设计
参考文献
附录A 常用缩写术语对照表
附录B 常用材料设计软件简介
附录C 常用Linux命令
附录D 计算材料学课程设计实践专题
附录E 典型计算案例
附录F 第一性原理计算方法新进展
附录G 本书原始文献汇编