日前，國家自然科學(xué)基金委公布了39個十三五”第二批重大項目指南。小編整理了其中材料類項目。

  以下是各項目的目標(biāo)和研究內(nèi)容

項目名稱：面向精細化學(xué)品高效合成的均相催化氧化還原過程

科學(xué)目標(biāo)：項目以重要的均相催化氧化還原反應(yīng)選擇性調(diào)控為核心，聚焦均相催化烴類化合物氧化、氫化、氫羰化反應(yīng)中的關(guān)鍵科學(xué)問題，從分子水平揭示氧化還原過程中電子轉(zhuǎn)移、化學(xué)鍵的斷裂和重組規(guī)律，發(fā)現(xiàn)若干催化氧化還原新反應(yīng)，豐富和發(fā)展氧化還原反應(yīng)相關(guān)理論；創(chuàng)制高效催化新體系，合成重要精細化學(xué)品，爭取1-2條技術(shù)路線的工業(yè)應(yīng)用，實現(xiàn)從催化劑創(chuàng)制到應(yīng)用技術(shù)的突破；促進催化氧化和催化還原反應(yīng)研究的深度融合，形成一支國際上有重要影響的研究隊伍，提升我國相關(guān)領(lǐng)域的研究水平和競爭力。

研究內(nèi)容

1：烴類氧化還原反應(yīng)的機制和調(diào)控。

針對若干重要的均相氧化還原反應(yīng)，研究氧化、還原試劑與金屬催化劑的作用和轉(zhuǎn)化模式，探索催化循環(huán)中自由基等活性中間體與有機金屬物種之間的電子轉(zhuǎn)移過程，闡述催化體系中配體和中心金屬對電子轉(zhuǎn)移的影響因素，揭示化學(xué)鍵的形成機制和反應(yīng)選擇性控制規(guī)律，提出新策略、新理論，發(fā)展新的基元反應(yīng)。

2：烴類氧化還原的新催化體系。

針對烴類化合物的均相催化氧化、氫化、氫羰化等反應(yīng)中化學(xué)鍵斷裂重組過程，發(fā)展骨架新穎、結(jié)構(gòu)與電子效應(yīng)可調(diào)的新型配體和催化劑，探討氧化、還原反應(yīng)催化劑的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，揭示催化劑的結(jié)構(gòu)與氧化還原活性、選擇性的關(guān)系，實現(xiàn)催化劑對氧化還原過程的精準(zhǔn)調(diào)控，發(fā)展高效、高選擇性、高穩(wěn)定性的氧化還原新催化體系。

3：烴類選擇性氧化。

針對烷烴、芳烴氧化過程中的選擇性控制問題，發(fā)展均相催化氧化新方法，探索氧化-還原循環(huán)作用機制，設(shè)計新型廉價催化劑。以空氣、氧氣、雙氧水等綠色氧化劑，實現(xiàn)烷烴、芳烴的高效高選擇性氧化，爭取在1-2種醛、酸類精細化學(xué)品的生產(chǎn)新技術(shù)上取得突破。

4：烯（炔）烴氫羰化和酯氫化。

針對烯（炔）烴氫羰化和酯類化合物氫化過程中存在的催化劑效率低、穩(wěn)定性差和使用貴金屬等瓶頸問題，研究催化劑穩(wěn)定性和金屬-氫物種高活性之間的平衡，發(fā)展能夠同時催化烯、炔異構(gòu)化和氫羰化的催化劑，以及高活性廉價金屬催化劑。在催化劑結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和效率突破的基礎(chǔ)上，發(fā)展新一代有工業(yè)應(yīng)用前景的催化烯（炔）烴氫羰化和酯氫化體系。

項目名稱：準(zhǔn)二維體系中的高溫超導(dǎo)態(tài)和拓撲超導(dǎo)態(tài)的探索

科學(xué)目標(biāo)：基于準(zhǔn)二維超導(dǎo)體系，構(gòu)筑、發(fā)現(xiàn)、研究、調(diào)控高溫超導(dǎo)與拓撲超導(dǎo)體系。通過實現(xiàn)有判定性的可控實驗，為解決高溫超導(dǎo)電性機理問題提供明確的實驗判據(jù)；發(fā)現(xiàn)新的準(zhǔn)二維超導(dǎo)體系、提高轉(zhuǎn)變溫度、揭示超導(dǎo)界面增強的機制, 從而促進對高溫超導(dǎo)電性的理解和應(yīng)用；深入了解基于準(zhǔn)二維超導(dǎo)的馬約拉那費米子，并實現(xiàn)其編織、融合等操縱，為實現(xiàn)拓撲量子計算提供科學(xué)支撐。

研究內(nèi)容

1：高溫超導(dǎo)的機理研究。

構(gòu)筑并直接測量高溫超導(dǎo)核心單元的本征電子結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)能隙結(jié)構(gòu)，深入研究雜質(zhì)效應(yīng)、準(zhǔn)粒子干涉效應(yīng)和同位素效應(yīng)，厘清贗能隙機理和超導(dǎo)配對對稱性。

2：界面超導(dǎo)增強機制的研究。

研究界面處的應(yīng)力、聲子、電子關(guān)聯(lián)等因素對界面超導(dǎo)電性的影響，得到界面超導(dǎo)電性增強的明確機理，并設(shè)計新界面，有效提高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度。

3：新準(zhǔn)二維超導(dǎo)體系的探索。

發(fā)現(xiàn)新的準(zhǔn)二維超導(dǎo)體系，獲得其中高溫超導(dǎo)電性的直接證據(jù)。獲得新的超導(dǎo)和拓撲材料界面體系以及拓撲超導(dǎo)體系，獲取研究馬約拉那費米子的理想體系，并探索高溫拓撲超導(dǎo)轉(zhuǎn)變。

4：馬約拉那費米子的編織和融合。

操控磁通渦旋位置。通過移動和擺放磁通渦旋來進行馬約拉那費米子的編織和融合，并研究編織帶來的影響，探索制備第一個拓撲量子比特。

項目名稱：無序合金的塑性流動與強韌化機理

科學(xué)目標(biāo)：針對非晶合金和高熵合金兩類典型無序合金材料，圍繞“無序-塑性-強韌化”這一核心主線，從力學(xué)、物理和材料多學(xué)科交叉融合的角度開展系統(tǒng)深入的研究，揭示在拓撲/化學(xué)無序合金系統(tǒng)中塑性流動基本事件的物理起源及其跨時空尺度的演化動力學(xué)規(guī)律；發(fā)展計及無序時空演化效應(yīng)的無序合金非平衡塑性流動本構(gòu)理論與變形局部化剪切帶理論，澄清流動不穩(wěn)定機理；闡明無序合金強韌化的結(jié)構(gòu)起源和力學(xué)機制，實現(xiàn)基于無序時空調(diào)控的高強韌無序合金材料設(shè)計與研發(fā)。本研究將豐富和發(fā)展金屬塑性理論，為金屬材料強韌化研究提供新思路、新理論和新方法，顯著提升我國固體力學(xué)與材料物理交叉領(lǐng)域的創(chuàng)新能力，形成一支在無序合金塑性流動和強韌化方面具有國際一流水平的研究隊伍。

研究內(nèi)容

1：無序合金的微觀流動事件及其時空演化動力學(xué)。

通過深度解析無序合金在不同時間和空間尺度下的流變規(guī)律和現(xiàn)象，揭示其在外部力場作用下發(fā)生塑性流動的微觀基本事件的結(jié)構(gòu)起源、能量特征及分布規(guī)律；進而結(jié)合時間/頻率和空間/波矢兩個維度，研究微觀流動事件在無序系統(tǒng)中的涌現(xiàn)機制、時空演化動力學(xué)規(guī)律和相互作用圖像，以及與材料宏觀力學(xué)性能的關(guān)系。

2：無序合金的塑性本構(gòu)理論與流動不穩(wěn)定機制。

基于微觀流動事件的時空演化規(guī)律，構(gòu)筑無序合金的塑性事件激活自由能圖譜，建立計及無序時空演化效應(yīng)的無序合金非平衡塑性流動本構(gòu)理論與變形局部化剪切帶理論；發(fā)展時空多尺度的實驗技術(shù)和模擬方法，闡明塑性流動不穩(wěn)定、動態(tài)剪切敏感性的結(jié)構(gòu)起源與力學(xué)機制。

3：無序合金強韌化的結(jié)構(gòu)起源與結(jié)構(gòu)-力學(xué)性能關(guān)聯(lián)。

通過發(fā)展原位加載多尺度表征技術(shù)，揭示無序合金在形變、相變過程中微觀結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)行為規(guī)律和耦合機制；澄清無序合金強度、塑性和韌性的結(jié)構(gòu)起源，建立其工藝-本征結(jié)構(gòu)-力學(xué)性能關(guān)聯(lián)；提出基于無序時空結(jié)構(gòu)調(diào)控的強韌化途徑，建立一個以拓撲無序-化學(xué)無序-強韌性三位一體的統(tǒng)一強韌化理論，開發(fā)新型高強韌無序合金及其復(fù)合材料。

項目名稱：基于薄帶連鑄亞快速凝固的非平衡相變與組織一體化調(diào)控

科學(xué)目標(biāo)：以鋁合金為主要研究對象，圍繞基于薄帶連鑄輕合金亞快速凝固的非平衡相變與組織一體化調(diào)控的重大科學(xué)需求，解析薄帶連鑄短流程工藝下凝固-變形-相變的關(guān)聯(lián)及組織的遺傳性演化規(guī)律，明確目標(biāo)組織強韌化與服役性能最優(yōu)化調(diào)控機理，獲得材料組織及性能最優(yōu)化的一體化調(diào)控理論基礎(chǔ)，推動薄帶連鑄工藝相關(guān)理論的發(fā)展，從而實現(xiàn)以鋁合金為主的輕合金材料的靶向式設(shè)計及綜合性能明顯提升。

研究內(nèi)容

1：基于薄帶連鑄的全（短）流程一體化設(shè)計與制造基礎(chǔ)。

研究薄帶連鑄過程的裝備及制造基礎(chǔ)，闡明亞快速凝固組織特征及其調(diào)控的工藝基礎(chǔ)，明確凝固組織的變形特性、后續(xù)相變特性及組織調(diào)控方法；以非平衡凝固組織為基礎(chǔ)，建立全（短）流程組織調(diào)控與工藝的耦合設(shè)計方法，實現(xiàn)裝備、工藝與材料的一體化設(shè)計。

2：薄帶連鑄熔體結(jié)構(gòu)、亞快速凝固行為與過飽和固溶組織調(diào)控。

研究薄帶連鑄熔體結(jié)構(gòu)、亞快速凝固行為與組織演化，揭示合金熔體性質(zhì)對晶體生長及第二相析出的影響規(guī)律，建立熱-力耦合作用下亞快速凝固過程的過飽和固溶組織形成與演化機制及溶質(zhì)分布調(diào)控方法，揭示薄帶連鑄非平衡相變中高均勻性細晶組織的形成條件與調(diào)控機制。

3：基于熱/動力學(xué)相關(guān)性的非平衡相變組織預(yù)測。

研究薄帶連鑄涉及合金的液-固相變路徑，建立耦合非平衡凝固效應(yīng)的多尺度組織預(yù)測框架，確定達到目標(biāo)組織(性能)的工藝參數(shù)，揭示凝固微觀組織、力學(xué)性能與工藝涉及相變的熱力學(xué)驅(qū)動力、動力學(xué)能壘的理論關(guān)聯(lián)。

4：材料強韌化與服役性能最優(yōu)化調(diào)控微觀組織狀態(tài)。

研究薄帶連鑄全（短）流程工藝下材料組織的多尺度結(jié)構(gòu)特征，通過闡明材料強韌化機理與服役性能最優(yōu)判據(jù)及其斷裂特性，建立工藝-組織-性能關(guān)聯(lián)，并基于性能最優(yōu)化提出微觀組織設(shè)計與控制原則。

項目名稱：銻化物低維結(jié)構(gòu)中紅外激光器基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)

科學(xué)目標(biāo)：銻化物中紅外激光器研制面臨多元化合物材料外延技術(shù)、器件構(gòu)型及制備工藝等一系列難題。本項目擬重點研究2-4微米波段銻化物半導(dǎo)體激光器能帶理論，探索基于輕重空穴與自旋軌道耦合結(jié)構(gòu)的器件設(shè)計新方案；研究外延材料表面、界面、應(yīng)變、合金以及缺陷等精細結(jié)構(gòu)的形成機制，發(fā)展紅外光學(xué)特性、輸運特性和高精度結(jié)構(gòu)特性等綜合表征方法；發(fā)展綜合光場、電場及熱場特性的激光器理論模擬方法，突破制約激光器輸出功率、線寬、邊模抑制比和光束質(zhì)量性能的技術(shù)瓶頸，掌握銻化物低維結(jié)構(gòu)中紅外激光器的制備技術(shù)。

研究內(nèi)容

1：銻化物低維結(jié)構(gòu)材料物理研究。

采用AlGaInAsSb多元材料體系構(gòu)建銻化物半導(dǎo)體特有的I型和II型量子阱能帶結(jié)構(gòu)，研究載流子輸運和躍遷復(fù)合機制。研究量子阱結(jié)構(gòu)能帶帶階、輕重空穴和自旋軌道耦合能態(tài)的優(yōu)化方案，有效抑制I型量子阱有源區(qū)載流子泄露，提升II型量子阱有源區(qū)載流子耦合效率、抑制非輻射復(fù)合，增強載流子隧穿注入幾率。

2：銻化物低維材料外延生長及單元器件制備。

研究AlGaInAsSb多元異質(zhì)結(jié)材料外延生長中各元素交叉互混抑制方法；研究針對多元合金中V族元素組分精確配比和控制方法；研究III族元素對異質(zhì)結(jié)界面態(tài)制約機理和精確控制技術(shù)；研究高精度摻雜元素的熱運動規(guī)律、及其濃度和區(qū)域精確控制方法。預(yù)期獲得高發(fā)光效率的2-3微米量子阱和3-4微米帶間級聯(lián)低維材料。實現(xiàn)2-3微米量子阱激光器室溫連續(xù)單管輸出功率>1.5W，3-4微米帶間級聯(lián)激光器室溫連續(xù)單管輸出功率>0.1W。

3：銻化物激光器組件關(guān)鍵制備技術(shù)與測試。

研究銻化物材料與化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)過程、表面物理化學(xué)性能對器件光電特性的制約機理，探索實現(xiàn)器件表面和端面淀積介質(zhì)膜和金屬膜的精確控制技術(shù)；研究激光器陣列熱處理封裝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和制備技術(shù)。預(yù)期實現(xiàn)2-3微米波段激光器陣列輸出功率>150W； 3-4微米波段巴條輸出功率>1W；單模激光器室溫連續(xù)輸出功率>2mW，邊模抑制比（SMSR）>30dB。

4：光纖耦合單模大功率銻化物激光器組件研制。

研究銻化物激光器結(jié)構(gòu)的電場、光場、熱場與應(yīng)力場的測試方法，和激光器單元及其陣列輸出信號的物理表征方法；研究實時快速標(biāo)定激光強度、光束質(zhì)量等核心指標(biāo)的檢測方法，特別是中紅外激光窄線寬、短脈沖信號的準(zhǔn)確提取方法；研究光泵碟型激光器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、陣列光束整形及光纖耦合輸出技術(shù)。預(yù)期實現(xiàn)1.95微米大功率單模激光器，室溫連續(xù)輸出功率>500mW，線寬<0.1納米；實現(xiàn)200微米光纖耦合激光器模塊，室溫連續(xù)輸出功率>30W，光束質(zhì)量BPP <12毫米*毫弧度。

項目名稱：大飛機子午線輪胎先進復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)的設(shè)計與制造基礎(chǔ)研究

科學(xué)目標(biāo)：建立高頻高應(yīng)力寬溫域條件下橡膠復(fù)合材料的研究新方法，發(fā)展大飛機子午線輪胎結(jié)構(gòu)-材料性能-材料微觀結(jié)構(gòu)跨尺度設(shè)計理論與方法，揭示高頻高應(yīng)力寬溫域條件下橡膠復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)演化與性能的關(guān)系、瞬時高速高沖擊載荷下橡膠復(fù)合材料的摩擦磨損和燒蝕老化機理，以及大飛機子午線輪胎多材多層界面的失效機制等規(guī)律，發(fā)展大飛機子午線輪胎各部件不同特殊性能要求的系列橡膠復(fù)合材料新制備技術(shù)，研制達到我國適航標(biāo)準(zhǔn)的大飛機子午線航空輪胎，在大飛機子午線輪胎設(shè)計理論和關(guān)鍵橡膠材料技術(shù)方面取得重大突破，使我國在該領(lǐng)域的研究水平和研究隊伍居國際前列。

研究內(nèi)容

1：高頻高載荷寬溫域下輪胎橡膠復(fù)合材料的跨尺度模擬及設(shè)計方法。

發(fā)展分子和介觀尺度模擬技術(shù)，研究高頻高應(yīng)力寬溫域條件下橡膠復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)演化，建立從橡膠復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)到輪胎宏觀結(jié)構(gòu)的跨尺度模擬及設(shè)計方法，形成先進的自有設(shè)計理論體系。

2：苛刻動態(tài)條件下橡膠復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)演變與非線性粘彈機制。

建立高頻高應(yīng)力寬溫域條件下橡膠納米復(fù)合材料的粘彈性表征及微觀結(jié)構(gòu)、性能演化同步測試新方法，研究復(fù)雜苛刻外場條件下橡膠復(fù)合材料的多尺度網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演變過程以及非線性粘彈性與力-熱交互耦合行為。

3：瞬時高速高沖擊載荷下橡膠復(fù)合材料的摩擦及燒蝕老化機理。

建立高速高沖擊載荷條件下橡膠復(fù)合材料摩擦磨損的研究方法，研究大飛機輪胎橡膠復(fù)合材料的摩擦生熱及燒蝕老化機理，探索橡膠材料抗燃燒、抗磨、抗老化的新方法。

4：大飛機子午線輪胎多材多層界面調(diào)控及加工制造方法。

建立高速高沖擊載荷下多材多層橡膠復(fù)合材料界面粘合的研究方法，研究復(fù)雜苛刻外場條件下大飛機子午線輪胎多材多層界面的應(yīng)力傳遞與失效機制，發(fā)展納米填料增強、纖維增強橡膠復(fù)合材料的界面調(diào)控及設(shè)計制備新方法，研究高填充納米填料混合分散、內(nèi)襯層微納共擠、多材疊層組裝及共交聯(lián)等加工制造方法。

項目名稱：鈣鈦礦材料多功能原理及其耦合新效應(yīng)

科學(xué)目標(biāo)：致力于揭示鈣鈦礦多功能耦合材料的設(shè)計原理，發(fā)展出幾種具有磁電、鐵電-光電等多功能耦合的新材料；在多功能耦合材料的可控制備、結(jié)構(gòu)調(diào)控、多功能耦合新效應(yīng)等方面取得突破；設(shè)計并開發(fā)出諸如多態(tài)、非易失、超快、低功耗信息安全存儲以及高效光功能耦合原型器件。形成具有我國獨立知識產(chǎn)權(quán)的鈣鈦礦多功能耦合材料設(shè)計理論、制備技術(shù)和原型器件構(gòu)筑的支撐體系，提升我國在相關(guān)領(lǐng)域的自主研發(fā)能力和學(xué)術(shù)影響力，并建設(shè)一支創(chuàng)新能力強、多學(xué)科交叉且具有充分國際競爭力的研究隊伍。

研究內(nèi)容

1：多功能耦合原理與新效應(yīng)探索。

利用多尺度計算模擬，從原子尺度、介觀尺度研究鈣鈦礦基體系中多自由度（包括自旋-軌道-電荷-晶格）關(guān)聯(lián)作用原理，探索鈣鈦礦多功能耦合材料設(shè)計與多場調(diào)控新方法、新效應(yīng)，揭示調(diào)控機制和動力學(xué)過程，探索新型拓撲疇結(jié)構(gòu)的磁電調(diào)控等。

2：單相室溫磁電耦合新材料設(shè)計、制備及性能調(diào)控。

從對稱性演化、氧八面體傾轉(zhuǎn)與疇結(jié)構(gòu)調(diào)控出發(fā)，研究單相室溫磁電耦合新材料設(shè)計原理、制備與結(jié)構(gòu)性能調(diào)控；通過對材料的固溶體設(shè)計與對稱性調(diào)控、以及基于新原理/新機制的新材料體系探索，研制出具有大極化強度、強磁電耦合效應(yīng)的單相室溫磁電耦合材料。

3：磁電耦合異質(zhì)結(jié)與信息存儲原型器件。

探索磁電耦合薄膜和異質(zhì)結(jié)構(gòu)可控生長工藝；研究界面電荷-自旋-軌道再分布以及局域結(jié)構(gòu)-成分變化對磁電耦合性能的影響并揭示其調(diào)控機理；發(fā)展具有電控磁、憶阻等先進功能的信息存儲原理，構(gòu)建超快、低功耗、非易失、多態(tài)信息安全存儲原型器件。

4：鐵電半導(dǎo)體新材料與光能源原型器件。

立足于多尺度計算與實驗相結(jié)合的方法，發(fā)展鐵電半導(dǎo)體中鐵電極化與載流子傳導(dǎo)之間共存、競爭與耦合的微觀理論；開發(fā)鐵電光電化學(xué)過程的微區(qū)表征技術(shù)，闡明其微觀過程調(diào)控新方法；設(shè)計并制備新型鐵電半導(dǎo)體材料（含鐵電/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)），構(gòu)建高效光電能源轉(zhuǎn)換原型器件。

更多內(nèi)容請參考：國家自然科學(xué)基金委員會關(guān)于發(fā)布“十三五”第二批重大項目指南及申請注意事項的通告