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6.37億國撥經(jīng)費(fèi) 在支持哪些材料類變革性技術(shù)關(guān)鍵科學(xué)問題？

2021-03-30 14:14:55 作者：材料人來源：材料人分享至：

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日前，科技部公布了《國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“變革性技術(shù)關(guān)鍵科學(xué)問題”重點(diǎn)專項(xiàng)2021年度項(xiàng)目申報指南》。根據(jù)指南，2021 年該重點(diǎn)專項(xiàng)將圍繞空間、電子信息、材料、地學(xué)及生命等 5 個領(lǐng)域方向部署項(xiàng)目，優(yōu)先支持 34 個指南方向（其中包括 4 個青年科學(xué)家項(xiàng)目指南方向）。每個指南方向原則上只支持 1 項(xiàng)項(xiàng)目，僅申報項(xiàng)目評審結(jié)果相近，技術(shù)路線明顯不同時，可同時支持 2 項(xiàng)，并建立動態(tài)調(diào)整機(jī)制，根據(jù)中期評估結(jié)果，再擇優(yōu)繼續(xù)支持。每個青年科學(xué)家項(xiàng)目指南方向支持不超過 5 項(xiàng)項(xiàng)目。2021 年度本重點(diǎn)專項(xiàng)擬部署項(xiàng)目的國撥概算總經(jīng)費(fèi)為 6.37億元（其中擬支持青年科學(xué)家項(xiàng)目不超過 20 個，國撥總經(jīng)費(fèi)不超過 8000 萬元）。

以下是34個指南方向中涉及材料的：

1. 面向?qū)挏赜蚬δ芷骷倪B續(xù)組分外延薄膜技術(shù)與材料

研究內(nèi)容：以寬溫域?qū)嵱霉δ芷骷闋恳繕?biāo)，發(fā)展水平方向化學(xué)組分連續(xù)變化的外延薄膜生長技術(shù)和匹配的水平空間跨尺度表征技術(shù)；制備連續(xù)組分鐵電和熱電功能材料單晶薄膜；獲得居里溫度和熱電優(yōu)值等關(guān)鍵參量隨精細(xì)組分的定量化規(guī)律；研究連續(xù)組分外延薄膜寬溫域下參量調(diào)控機(jī)制；研制基于連續(xù)組分外延薄膜的寬溫域連續(xù)響應(yīng)功能器件。

考核指標(biāo)：制備出水平方向具有連續(xù)化學(xué)組分的鐵電和熱電

外延薄膜，單批次組分跨度≥0.1/cm，實(shí)現(xiàn)厘米至微米量級的結(jié) 構(gòu)和物性跨尺度表征；連續(xù)組分外延熱電薄膜在 250~350K 溫域內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高熱電性能，熱電功率因子達(dá)到 50μWcm-1K-2 ，平均zT 值達(dá)到 1.3；連續(xù)組分鐵電外延薄膜在常溫附近 100K 范圍內(nèi)保持介電常數(shù)可調(diào)率≥60%，器件電容可調(diào)率≥50%，Q 值≥ 80，響應(yīng)時間≤100?s，頻率可調(diào)率≥25%。

2. 面向半導(dǎo)體集成的鐵電調(diào)控新功能器件

研究內(nèi)容：面向半導(dǎo)體集成多功能電子和光電子器件的發(fā)展

需求，開展鐵電氧化物薄膜和二維層狀材料與第二、三代半導(dǎo)體相兼容的異質(zhì)集成技術(shù)和可控制備工藝的研究；研究鐵電-半導(dǎo)體界面特性及其功能器件極化調(diào)控規(guī)律，突破常規(guī)晶體管的性能瓶頸；構(gòu)建鐵電多功能性調(diào)控金屬離子發(fā)光物理模型和技術(shù)方法，革新傳統(tǒng)的發(fā)光觸發(fā)和調(diào)制技術(shù)，研究鐵電氧化物的多功能性與半導(dǎo)體光電特性的耦合，實(shí)現(xiàn)基于新機(jī)制的半導(dǎo)體集成的鐵電功能調(diào)控光電子器件。

考核指標(biāo)：發(fā)展鐵電材料與第二、三代半導(dǎo)體的異質(zhì)集成工藝，實(shí)現(xiàn)基于鐵電調(diào)控的半導(dǎo)體晶體管，電流開關(guān)比≥1×106，亞閾值擺幅≤60 mVdec-1（常規(guī)晶體管理論最小極限值）；設(shè)計并研制出 2~3 種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的半導(dǎo)體集成的鐵電氧化物原位可逆調(diào)控金屬離子光電子原型器件，包括可尋址的光發(fā)射和換能的多模式一體化陣列，電控光致發(fā)光調(diào)制器和多模態(tài)存儲器等，集成器件工作電壓≤10V，光譜動態(tài)調(diào)控范圍 420~1600nm。

3.生物過程啟示的陶瓷材料室溫制備關(guān)鍵科學(xué)問題

研究內(nèi)容：研究自然制造過程中生物材料組成和顯微結(jié)構(gòu)形成過程的典型特征；研究生物環(huán)境、類生物環(huán)境、生長因子等條件下陶瓷材料合成和顯微結(jié)構(gòu)形成動力學(xué)過程，開展生物合成陶瓷材料結(jié)構(gòu)形成動力學(xué)的跨尺度理論模擬和計算；研究微納尺度限域環(huán)境、外場（光、力、電）等輔助條件對物質(zhì)傳輸、反應(yīng)和組裝致密化機(jī)制的影響，設(shè)計和研發(fā)陶瓷材料室溫制備裝備，優(yōu)化制備工藝參數(shù)，研制宏觀尺寸工程陶瓷材料。

考核指標(biāo)：闡明生物基元、類生物功能基元、生長因子、生物環(huán)境等對陶瓷材料組成和結(jié)構(gòu)形成動力學(xué)的影響規(guī)律，揭示限域環(huán)境、輔助外場作用下的陶瓷材料致密化機(jī)理及復(fù)雜結(jié)構(gòu)表界面穩(wěn)定機(jī)制，形成生物過程啟示的陶瓷材料制備技術(shù)理論基礎(chǔ)，發(fā)展相關(guān)顯微結(jié)構(gòu)表征技術(shù)；發(fā)展陶瓷材料室溫制備新技術(shù)，研制 1~2 種宏觀尺寸的工程陶瓷材料，尺寸達(dá)到 5~10cm，硬度：4~8GPa，抗彎強(qiáng)度：100~200MPa，彈性模量：30~70GPa。

4. 大尺寸異形構(gòu)件的熱防護(hù)材料及其制造技術(shù)

研究內(nèi)容：面向大尺寸異形構(gòu)件整體制造及熱防護(hù)的需求，研究多元超高溫陶瓷復(fù)合材料高溫長時抗氧化機(jī)制，優(yōu)化設(shè)計寬溫域抗燒蝕多元超高溫陶瓷組分；研究反應(yīng)熔滲法制備大尺寸構(gòu)件的多元超高溫陶瓷生長機(jī)制，發(fā)展陶瓷與碳/碳材料結(jié)構(gòu)功能一體化的梯度復(fù)合方法；研究大尺寸構(gòu)件碳基體與陶瓷相的定向引入方法、應(yīng)力形成機(jī)制與變形控制方法，形成大尺寸異形構(gòu)件整體制造與分區(qū)域熱防護(hù)制備技術(shù)。

考核指標(biāo)：熱防護(hù)性能指標(biāo)為：2500~3000℃，2000s 線燒蝕率為 10-3mm/s 量級；2500℃以下，2000s 線燒蝕率為 10-5mm/s 量級。形成 1000mm 量級非回轉(zhuǎn)體艙段縮比件的熱防護(hù)/承載一體化整體制造技術(shù)，構(gòu)件材料密度≤2.3g/cm3；材料室溫拉伸強(qiáng)度≥200MPa，室溫彎曲強(qiáng)度≥200MPa，2000℃高溫拉伸和彎曲強(qiáng)度≥150MPa；完成整體構(gòu)件地面熱靜力試驗(yàn)。空間環(huán)境中新材料制備原理與特種成形技術(shù)基于空間環(huán)境的特殊條件，探索新材料變革性制備原理與特種成形技術(shù)。揭示超高溫金屬材料的液態(tài)熱物理性質(zhì)，探索空間快速凝固動力學(xué)規(guī)律；研究新型大塊非晶與稀土磁性合金的空間制備與成形過程，優(yōu)化非晶/納米晶軟磁合金組織和磁性能；探索空間環(huán)境中液相分離機(jī)理，發(fā)展高性能稀土鎂合金特種成形技術(shù)；研究無機(jī)功能晶體的空間生長動力學(xué)及其生物醫(yī)學(xué)特性，實(shí)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)和缺陷的主動調(diào)控；建立有機(jī)功能材料和納米復(fù)合材料的空間合成新途徑，發(fā)展新型凝膠潤滑材料和含浸潤滑劑多孔納米復(fù)合材料。

5.基于范德華外延—剝離轉(zhuǎn)印的半導(dǎo)體器件制作新方法

面向未來信息系統(tǒng)對高性能半導(dǎo)體器件的需求，突破襯底對器件性能的限制，探索基于范德華外延—剝離轉(zhuǎn)印的器件制作新方法，實(shí)現(xiàn)不依賴外延關(guān)系的襯底選擇，為高效率光電器件和大功率射頻器件的研制提供變革技術(shù)。

6.基于聲波新原理激勵小型化天線技術(shù)

面向低頻天線機(jī)動化和高頻天線芯片化的重大應(yīng)用需求，研究多頻段小型化聲波激勵天線新機(jī)理、新材料和新工藝，突破天線尺寸數(shù)量級縮減的技術(shù)瓶頸和傳統(tǒng)天線輻射效率與帶寬的物理極限，實(shí)現(xiàn)天線技術(shù)在尺寸和性能上的跨越。

7.高靈敏高速高溫超導(dǎo)單光子探測材料與器件

面向自由空間光通信對輕質(zhì)小型、高靈敏光子探測器的迫切需求，聚焦星間激光通信等航空航天國家重大戰(zhàn)略，開展新型結(jié)構(gòu)高溫超導(dǎo)薄膜制備過程與跨尺度物性理論研究和工藝優(yōu)化設(shè)計；揭示基于量子金屬態(tài)的新型超導(dǎo)量子效應(yīng)形成機(jī)制；建立微結(jié)構(gòu)與庫珀對輸運(yùn)特性的構(gòu)效關(guān)系和評價準(zhǔn)則；發(fā)展基于高溫超導(dǎo)體量子金屬態(tài)的高靈敏、高速單光子探測原型器件。

8. 稀土基新型電子相變半導(dǎo)體與敏感電阻器件

圍繞國家戰(zhàn)略，從電子材料角度變革現(xiàn)有突變式敏感電阻元器件技術(shù)；發(fā)展稀土鎳基氧化物等新型電子相變材料的非真空制備技術(shù)并結(jié)合理論計算優(yōu)化其制備工藝；發(fā)展其金屬絕緣體相變溫度在寬溫區(qū)范圍的精準(zhǔn)設(shè)計方法；研究其高壓誘導(dǎo)電子相變特性與機(jī)理；研究其氫致電子相變特性、機(jī)理、與潛在器件應(yīng)用；制作稀土基突變式熱敏、壓力敏感電阻原型器件。

9.材料領(lǐng)域青年科學(xué)家項(xiàng)目

針對強(qiáng)自旋軌道耦合材料、二維量子材料、光—電—磁功能材料、柔性材料、生物醫(yī)藥材料等新概念功能材料與器件領(lǐng)域中的基礎(chǔ)科學(xué)問題開展研究。

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