新材料研发及其市场化进程长期受制于过程低效、复杂、高成本和长周期，长期制约着材料的研究和应用，已经不能满足现代社会和经济的需求。为了大大缩短新材料开发周期，世界各主要国家均在探索如何将材料计算、实验、数据等手段有机融合，有效缩短关键新材料研发与验证所需时间，促进材料原始性创新，大力促进材料产业的技术跨越以增强其全球竞争力。2011年6月美国政府提出 “材料基因组计划”，其中打造融计算－实验－数据为一体的新材料创新平台以加速材料研发是其核心内容，主要包括高通量材料计算、高通量材料制备与表征和材料数据库三大核心技术。其核心理念是运用虚拟筛选大幅度降低候选试验样品的数量，达到大幅度提高材料研发效率的目的。材料基因组工程的科学技术研究，面向实际应用，覆盖范围广泛，包括了几乎所有可能的新材料及其物性与产品开发应用。我们在北京市率先提出基于材料基因工程的材料设计、制造与工程化技术研究计划，将进行高通量材料计算、制备与表征，最终形成完整到数据库。
在国家“863”计划的资助下开展超高强抗氢脆合金的研发，通过第一性原理计算、分子动力学模拟和有限元模拟等研究氢在晶界偏聚、晶界弱化的规律和机理，探寻增强晶界强度和抑制氢在晶界偏聚的元素；通过第一性原理计算探寻作为深氢陷阱的新型化合物，从而设计出具有高抗氢脆性能的超高强合金。
不同应变条件下H在四面体间隙和扩散按点位置的差分电荷密度