计算材料学( Computational Materials science)是近年来飞速发展的一门新兴交叉学科。它综合了凝聚物理、材料物理学、理论化学、材料力学和工程力学、计算机算法等多个相关学料,学科旨在利用现代高速计算机,模拟材料的各种物理化学性质，深入理解材料从微观到宏观多个尺度的各类现象与特征,并对于材料的结构和物性进行理论预言,从而达到设计新材料的目的。

计算材料学主要包括两个方面内容：一方面是计算模拟，即从实验数据出发，通过建立数学模型及数值计算，模构实际过程；另一方面是材料的计算机设计，即直接通过理论模型和计算，预测或设计材料结构与性能。前者使材料研究不是停留在实验结果和定性的讨论上,而是使特定材料体系的实验结果上升为一般的、定量的理论，后者则使材料的研究与开发更具方向性、前矓性，有助于原始性创新，可以大大提高研究效率因此，计算材料学是连接材料学理论与实验的桥梁。

目前常用的计算方法包括第一性原理从头计算法，分子动力学方法，蒙特卡洛方法元胞自动机方法、相场法、几何拓扑模型方法、有限元分析等。

以GPU为代表的高性能计算技术有效提高了计算机的模拟能力,结合算法以及理论在计算机虚拟环境下从纳观、微观、介观、宏观尺度对材料进行多展次研究,也可以模拟超高温、超高压等极端环境下的材料服役性能模拟材料在服投条件下的性能演变规律失效机理进而实现材料服役性能的改善和材料设计，有效减少了在优化材料和设计新工艺方面所必须进行的大量试验，材料模拟和材料制备工艺大幅进步，极大地促进了新产品的优化和开发。