今年将支持12项“变革性技术关键科学问题”重点专项项目 超构材料/热电材料在列

日前，《“变革性技术关键科学问题”重点专项2017年度项目申报指南建议》公布，专项实施周期为5年（2017-2021年），计划于2017年启动12项左右任务。

据介绍，变革性技术是指通过科学或技术的创新和突破，对已有传统或主流的技术、工艺流程等进行一种另辟蹊径的革新，并对经济社会发展产生革命性、突变式进步的技术。“变革性技术关键科学问题”重点专项重点支持相关重要科学前沿或我国科学家取得原创突破，应用前景明确，有望产出具有变革性影响技术原型，对经济社会发展产生重大影响的前瞻性、原创性的基础研究和前沿交叉研究（如材料素化、碳基资源催化、超构材料、太赫兹科学技术等方向）。

2017年计划启动12项左右任务

12项任务中，含有4项材料相关任务，具体内容如下：

1.电-热偶合催化能源小分子化学键的精准重构

研究内容：能源小分子的活化和转化是化石能源高效利用的核心，常规转化过程存在高耗能、高耗水、低选择性等瓶颈；发展基于电-热偶合催化分子选键活化新方法，促进甲烷和CO2等碳基小分子中碳-氢、碳-氧和碳-碳键精准重构，实现温和条件下甲烷无氧活化和转化的变革性方式，发展甲烷与CO₂以及甲烷与煤碳中性转化的原子炼制新过程。
考核指标：利用电场等外场激发与纳米和单原子活性中心催化相偶合，实现温和条件下甲烷的活化和转化，阐明自由基反应和外场增强活化等非常规甲烷活化机制；突破甲烷利用的传统方式，与煤转化或CO2转化过程相偶合，实现转化过程的碳、氢、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；发展新的实验技术以及研究手段，对表面催化反应的初生产物、中间物种以及过渡态的探测，实现在原子分子层次上对变革性反应过程的理解。

2.数字编码和现场可编程超构材料

研究内容：超构材料是物理和信息领域的前沿方向，但现有的基于等效媒质超构材料属于模拟体系，很难实时地调控电磁波。本项目建立数字编码和现场可编程超构材料新体系，包括：数字编码超构材料对电磁波近远场的调控理论；数字编码超构材料的信息论操作及数字信号处理运算；高比特位数字编码和现场可编程超构材料的设计方法及物理实现。
考核指标：建立数字编码超构材料对电磁波近远场的调控理论并探索其高效求解方法，挖掘信息论操作和数字信号处理给数字编码超构材料调控电磁波带来的新物理特征和新应用潜力，制备高比特位数字编码和现场可编程超构材料（编码切换时间小于1μs，编码状态误差小于10%）；发展双频数字编码和现场可编程超构材料、各向异性数字编码和现场可编程超构材料、频（时）空联合数字编码超构材料、以及幅相联合数字编码超构材料；研制基于数字信号处理、FPGA控制模块和数字编码超构材料软硬件一体化的现场可编程信息系统原型；建立超构材料的新体系——信息超构材料。

7.界面调控与构筑实现材料素化的原理及演示验证

研究内容：跨尺度界面（晶界、相界）结构的形成、演化、调控规律；界面数量及分布、结构、成分与材料力学性能和物理性能间的关系；界面调控实现高温合金素化原理验证；界面调控实现热电材料素化原理验证。通过界面调控与构筑实现材料素化，突破材料发展过度依赖合金化的瓶颈，减少稀、贵、毒元素的使用，促进回收再利用，实现可持续发展。
考核指标：研究晶界调控方法以及合金元素在晶界与相界的偏析规律，在三种典型不同材料中实现材料的低能晶界含量超过50%以上，发展出高稳定性相界控制方法。建立不同类型界面与材料的力学性能、物理性能之间的关系。围绕高温结构素化，在铸造高温合金中实现合金不含铼和钌，合金密度≤8.6g/cm³、高温强度高于1100℃/137MPa，持久寿命≥120h；在变形高温合金中实现Co含量≤20%，特殊晶界含量>30%，760°C的σ_0.2>900MPa，760°C/480MPa持久寿命>450h。降低高温合金对稀贵资源的依赖，降低高温合金成本。在Bi₂Te₃合金体系中通过界面调控实现现有无机热电材料优值系数ZT值提升20%以上。发展环境友好型和资源节约型新型热电材料。

12.组合特征复杂曲面光学元件纳米精度制造基础

研究内容：具有特殊组合特征的多面共体自由曲面光学系统，为下一代大视场、高分辨率成像系统产生颠覆性效果，瓶颈难题是组合特征多面共体的控形控位制造，需研究多面共体自由曲面光学元件设计、检测和加工方法，形成其智能制造新理论、工艺与方法，包括形位误差测量的感知智能、工艺决策的认知智能以及可控柔体制造的智能工具与装备。
考核指标：形成制造约束多面共体自由曲面光学系统设计方法，建立该类光学系统可靠描述的精确表达模型；揭示多面共体自由曲面光学系统的像差形成机理，建立面形与位姿误差协同的测量模型和像差解耦机制；建立复杂曲面多方法互检的统计检验与推断模型，形成纳米精度复杂光学表面误差信息的原位表征方法与理论；揭示组合特征复杂曲面多物理特性再构机理和光学制造过程精度演进规律，形成加工过程中多因素的协同机制和智能制造理论；解决异形组合光学表面研抛边缘效应、曲率非线性效应、误差收敛一致性等难题，研制加工检测一体化智能光学制造装备，创新智能可控柔体光学制造工艺与装备。

其他项目内容请参考：“变革性技术关键科学问题”重点专项2017年度项目申报指南建议

材料牛编辑整理。

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