今年將支持12項“變革性技術關鍵科學問題”重點專項項目 超構材料/熱電材料在列

日前，《“變革性技術關鍵科學問題”重點專項2017年度項目申報指南建議》公布，專項實施周期為5年（2017-2021年），計劃于2017年啟動12項左右任務。

據介紹，變革性技術是指通過科學或技術的創新和突破，對已有傳統或主流的技術、工藝流程等進行一種另辟蹊徑的革新，并對經濟社會發展產生革命性、突變式進步的技術。“變革性技術關鍵科學問題”重點專項重點支持相關重要科學前沿或我國科學家取得原創突破，應用前景明確，有望產出具有變革性影響技術原型，對經濟社會發展產生重大影響的前瞻性、原創性的基礎研究和前沿交叉研究（如材料素化、碳基資源催化、超構材料、太赫茲科學技術等方向）。

2017年計劃啟動12項左右任務

12項任務中，含有4項材料相關任務，具體內容如下：

1.電-熱偶合催化能源小分子化學鍵的精準重構

研究內容：能源小分子的活化和轉化是化石能源高效利用的核心，常規轉化過程存在高耗能、高耗水、低選擇性等瓶頸；發展基于電-熱偶合催化分子選鍵活化新方法，促進甲烷和CO2等碳基小分子中碳-氫、碳-氧和碳-碳鍵精準重構，實現溫和條件下甲烷無氧活化和轉化的變革性方式，發展甲烷與CO₂以及甲烷與煤碳中性轉化的原子煉制新過程。
考核指標：利用電場等外場激發與納米和單原子活性中心催化相偶合，實現溫和條件下甲烷的活化和轉化，闡明自由基反應和外場增強活化等非常規甲烷活化機制；突破甲烷利用的傳統方式，與煤轉化或CO2轉化過程相偶合，實現轉化過程的碳、氫、氧自身平衡（碳中性），消除碳基能源利用中的CO₂排放和水的消耗；發展新的實驗技術以及研究手段，對表面催化反應的初生產物、中間物種以及過渡態的探測，實現在原子分子層次上對變革性反應過程的理解。

2.數字編碼和現場可編程超構材料

研究內容：超構材料是物理和信息領域的前沿方向，但現有的基于等效媒質超構材料屬于模擬體系，很難實時地調控電磁波。本項目建立數字編碼和現場可編程超構材料新體系，包括：數字編碼超構材料對電磁波近遠場的調控理論；數字編碼超構材料的信息論操作及數字信號處理運算；高比特位數字編碼和現場可編程超構材料的設計方法及物理實現。
考核指標：建立數字編碼超構材料對電磁波近遠場的調控理論并探索其高效求解方法，挖掘信息論操作和數字信號處理給數字編碼超構材料調控電磁波帶來的新物理特征和新應用潛力，制備高比特位數字編碼和現場可編程超構材料（編碼切換時間小于1μs，編碼狀態誤差小于10%）；發展雙頻數字編碼和現場可編程超構材料、各向異性數字編碼和現場可編程超構材料、頻（時）空聯合數字編碼超構材料、以及幅相聯合數字編碼超構材料；研制基于數字信號處理、FPGA控制模塊和數字編碼超構材料軟硬件一體化的現場可編程信息系統原型；建立超構材料的新體系——信息超構材料。

7.界面調控與構筑實現材料素化的原理及演示驗證

研究內容：跨尺度界面（晶界、相界）結構的形成、演化、調控規律；界面數量及分布、結構、成分與材料力學性能和物理性能間的關系；界面調控實現高溫合金素化原理驗證；界面調控實現熱電材料素化原理驗證。通過界面調控與構筑實現材料素化，突破材料發展過度依賴合金化的瓶頸，減少稀、貴、毒元素的使用，促進回收再利用，實現可持續發展。
考核指標：研究晶界調控方法以及合金元素在晶界與相界的偏析規律，在三種典型不同材料中實現材料的低能晶界含量超過50%以上，發展出高穩定性相界控制方法。建立不同類型界面與材料的力學性能、物理性能之間的關系。圍繞高溫結構素化，在鑄造高溫合金中實現合金不含錸和釕，合金密度≤8.6g/cm³、高溫強度高于1100℃/137MPa，持久壽命≥120h；在變形高溫合金中實現Co含量≤20%，特殊晶界含量>30%，760°C的σ_0.2>900MPa，760°C/480MPa持久壽命>450h。降低高溫合金對稀貴資源的依賴，降低高溫合金成本。在Bi₂Te₃合金體系中通過界面調控實現現有無機熱電材料優值系數ZT值提升20%以上。發展環境友好型和資源節約型新型熱電材料。

12.組合特征復雜曲面光學元件納米精度制造基礎

研究內容：具有特殊組合特征的多面共體自由曲面光學系統，為下一代大視場、高分辨率成像系統產生顛覆性效果，瓶頸難題是組合特征多面共體的控形控位制造，需研究多面共體自由曲面光學元件設計、檢測和加工方法，形成其智能制造新理論、工藝與方法，包括形位誤差測量的感知智能、工藝決策的認知智能以及可控柔體制造的智能工具與裝備。
考核指標：形成制造約束多面共體自由曲面光學系統設計方法，建立該類光學系統可靠描述的精確表達模型；揭示多面共體自由曲面光學系統的像差形成機理，建立面形與位姿誤差協同的測量模型和像差解耦機制；建立復雜曲面多方法互檢的統計檢驗與推斷模型，形成納米精度復雜光學表面誤差信息的原位表征方法與理論；揭示組合特征復雜曲面多物理特性再構機理和光學制造過程精度演進規律，形成加工過程中多因素的協同機制和智能制造理論；解決異形組合光學表面研拋邊緣效應、曲率非線性效應、誤差收斂一致性等難題，研制加工檢測一體化智能光學制造裝備，創新智能可控柔體光學制造工藝與裝備。

其他項目內容請參考：“變革性技術關鍵科學問題”重點專項2017年度項目申報指南建議

材料牛編輯整理。

如果您已形成項目BP，請發送到： kefu@cailiaoren.com

如果您的新成果需要宣傳，請投稿至：tougao@cailiaoren.com