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自然基金規劃遴選18個學科優先發展領域,材料科學有哪些?

來源:網絡作者:網絡發布日期:2016-06-16 18:05已有 人閱讀此文字體:

導讀:國務院新聞辦公室舉行國家自然科學基金“十三五”發展規劃有關情況新聞發布會。從《國家自然科學基金“十三五”發展規劃》的研究起草和征求意見建議等方麵作了介紹,從發展理

2016年6月14日,國務院新聞辦公室舉行國家自然科學基金“十三五”發展規劃有關情況新聞發布會。從《國家自然科學基金“十三五”發展規劃》的研究起草和征求意見建議等方麵作了介紹,從發展理念和戰略思路、發展目標和戰略部署、工作重點及戰略任務、精準管理和戰略保障等《規劃》的內容等方麵,進行了相關政策解讀。

《規劃》的五項戰略任務

一是聚焦科學前沿,加強前瞻部署。

二是強化智力支撐,培育科學英才。

三是創新儀器研製,強化條件支撐。

四是聚焦重大主題,推動交叉融合。

五是深化開放合作,推進國際化發展。

從三方麵解決基礎研究方麵的問題

一是研究經費問題。基礎研究投入上升的速度非常快,有一個數據,基金委剛成立的時候,國家的投入是8000萬元人民幣,現在是248億,30年就升了300倍。隨著總量的增加,我們以後不可能有這樣上升的速度,總量的投入隨著發展可能速度會降下來,但是總量還是會慢慢與國外總量並行。

二是科研誠信問題。基金委這些年在科研道德建設方麵也在出台各種各樣的法規、規範、規定、建議。

三是社會寬容問題。科學研究要做出原創的東西,需要較長時期的積累。量到了一定的時候才能產生質變,在我國,這個轉折點大概在2020到2030年之間,我們需要更耐心一點。同時,社會對基礎研究要寬容一些,要允許失敗,隻要認認真真的做,做出來、做不出來並不影響後續承擔基金項目。社會對基礎研究失敗的寬容需要大家一起努力。
 

加強科研經費管理三大舉措
 

基金委製定和發布了《國家自然科學基金資助項目資金管理辦法》,三大舉措並行,加強對科研經費的管理。

一是要完善製度體係。通過科學、公正、評審,依靠專家遴選出創新的項目,保證錢真正用在創新的人身上、創新方向上;建立具有公信力的評審製度平台,為科學遴選創新項目和人才孕育創新思想提供製度保障。

二是在錢的具體使用上,規範財務管理,健全安全、規範、高效的科學基金財務管理體係。逐步全麵實現預算的績效管理,強調尊重基礎研究規律,構建職責清晰、科學規範、公開透明的資助項目、資金管理的新機製;在財務管理方麵,要加大力度,完善間接成本補償機製。

三是要加強資金監督。按照國家的要求,在經費的使用上少幹預,按照最小化的原則對使用經費;按國家的要求,以抽查、審計的方式對項目經費使用進行總體把握和判斷;充分發揮依托單位在科研經費管理的主體作用。

韓宇並指出,要明確和建立依托單位在行使資金監管主體責任等方麵的信用等級評價體係,研究製定信用等級和間接經費掛鉤的有效機製,真正形成一種正向激勵的工作機製。基金委目前以專家決策機製管理科研經費。基金委所有項目評審都是按兩輪來做,第一輪先由專家們在網上經過通訊評議,刷掉一部分,第二輪再由專家們采取現場投票的方式,決定結果,如此就杜絕了基金委內部人員進行權力尋租的可能。

將重點支持18個相關學科的戰略發展

在綜合考量學科發展國際趨勢和我國基礎研究發展現狀的基礎上,著眼於推動學科均衡協調可持續發展的戰略要求,“十三五”期間,科學基金工作的學科發展布局以自然科學、工程科學和管理科學為基本框架,製定針對數學、力學、天文學、物理學、化學、納米科學、生命科學、地球科學、資源與環境科學、空間科學、海洋科學、材料科學、能源科學、工程科學、信息科學、數據與計算科學、管理科學、醫學等18個學科未來五年的發展戰略。我們國家在這些學科發展上與發達國家還有很大差距,前期基礎薄弱,基金委給予重點支持和傾斜,推動學科均衡發展,使落後學科盡快追趕上來。

力學:力學是關於力、運動及其關係的科學,研究介質運動、變形、流動的宏微觀行為,揭示力學過程及其與物理、化學、生物學等過程的相互作用規律。已形成以動力學與控製、固體力學、流體力學、生物力學為主要分支學科,以爆炸與衝擊動力學、環境力學、物理力學等為重要交叉學科的力學學科體係。未來五年,將繼續鼓勵原創性及引發學科理論創新的研究,重點加強麵向國家重大需求的新概念、新理論、新方法和新技術研究,加大支持薄弱方向,不斷促進學科交叉,培育新的學科生長點。到2020年,努力培養具有國際影響力的力學家,形成在國際上有影響力的學科高地。“十三五”期間,重點支持多場多過程下固體的本構理論及極端力學行為、近空間高超聲速流場內局部稀薄氣體流態機理和方法研究、高速流動中的可壓縮湍流問題、非線性係統的跨時空尺度動力學耦合機理及其應用等前沿問題的研究;加強新型材料的本構關係與強度理論、超常環境下材料與結構的力學行為、湍流理論及機理、高超聲速空氣動力學模擬與實驗、航空航天動力學與控製、生物組織與仿生材料的多尺度力學行為等優勢學科;著力扶持多體動力學、結構力學和高速水動力學等薄弱學科;加強關注航空、航天、能源、海洋、環境、先進製造、交通運輸、人類健康等重大需求領域中的關鍵力學問題,形成對國家重大需求的重要支撐能力。

物理學:物理學是研究物質結構及其相互作用和運動規律的科學。在更小微觀尺度和更大宇觀時空上探索物質的深層次結構及其相互作用,也研究複雜體係、多粒子運動等“演生”出來的凝聚合作現象和規律。未來五年,將繼續保持我國已有的優勢研究方向,重點促進主流方向全麵進步,促進我國物理學整體水平提升;鼓勵對根本性基礎科學問題進行長期深入的探索,引導麵向國家重大戰略需求、為突破國家安全和經濟發展中的瓶頸問題做出實質性貢獻的研究。到2020年,爭取有1-2個科學思想和關鍵技術上的重大突破,形成2個以上國際上起主導作用的研究團隊和有特色的學派,實現原創性實驗技術方法和核心儀器設備的關鍵性能力建設。“十三五”期間,重點支持自旋、軌道、電荷、聲子多體相互作用及其宏觀量子特性;光場調控及其與物質的相互作用;冷原子新物態及其量子光學;量子信息技術的物理基礎與新型量子器件等研究,深入開展後Higgs時代的亞原子物理與探測、中微子特性、暗物質尋找和宇宙線探測、硬X射線自由電子激光及其加速器物理研究;進一步扶持原子分子物理和等離子體物理等學科,增強軟凝聚態物理、統計物理研究力量;加強物理學在與信息、能源和生命科學等學科交叉融合中的實質性作用。

化學:化學是研究化學反應和物質轉化的學科,是創造新分子和構建新物質的根本手段,是與其他相關學科密切交叉和相互滲透的一門中心科學。當代化學發展的核心問題是如何實現化學合成與過程及功能的精準控製。化學科學在國家工業生產、經濟發展、環境健康和國家安全等相關領域的發展中具有無可替代的作用與價值。未來五年,將強化基礎性、前瞻性、交叉性和變革性的創新研究,實現從量的擴張到質的提升,使我國化學研究的部分領域在全球化學研究中成為開拓者和引領者;培養一支具有國際視野的傑出人才隊伍,形成若幹引領化學發展的創新團隊;在若幹化學領域取得重大科學突破。“十三五”期間,針對分子精準轉化的目標,實現功能分子的高效綠色合成、組裝及新形態與新功能物質的構建;重點發展宏量製備及相關複雜反應體係的介尺度理論與方法,重視化學與化工過程的協同研究;優先支持麵向能源高效轉化與利用的催化與表界麵科學;強化基於新原理的化學精準測量與分子成像技術研究;深化化學動態修飾調控的生物大分子及其生物學意義的認識;探究化學物質對人類健康與生態環境的係統功能關係;重點扶持團簇和仿生化學及其應用;引導基於國家重大戰略需求的選態化學及理論與計算化學的基礎研究等。

納米科學:納米科學是在納米尺度上研究物質的相互作用、組成、特性、製造方法以及由納米結構集成的功能係統的科學,主要包括納米表征技術,納米材料的製備及其在能源、環境、催化領域的應用,納米器件與製造,納米生物醫學以及納米標準與安全等五個領域的研究。未來五年,進一步加強和促進納米材料的精準/可控製備,發展高時間、空間分辨的納米表征技術以及納米結構的定量分析技術,加強新型微納器件的開發與製造加工和集成技術,開拓麵向能源、環境和生物醫藥領域應用的納米材料,進一步揭示與評價納米材料的生物效應與生物安全性,製定麵向納米領域應用的重要標準。到2020年,在保持論文總量和被引用次數世界第一的基礎上,爭取在納米科技領域有1-2個原創性的重大突破,形成2個以上國際上起主導作用的學科高地,有10人左右進入TOP1%科學家行列。“十三五”期間,重點支持納米材料與納米結構的精準/可控製備;納米催化的本質以及應用;新型碳納米材料以及碳納米材料在電子器件、生物醫藥方麵的應用;亞納米尺度以及多層次表麵微結構的表征新方法;麵向能源高效轉化、環境治理的多層次納米材料;納米生物效應與診療技術,基於納米效應的器件設計與製造,功能仿生納米材料與自組裝,多維納米打印製造,結構材料的納米化以及納米科技的基礎理論等研究方向。

材料科學:材料科學是研究材料成分、製備與加工、組織結構與性能、材料使用性能諸要素以及它們之間相互關係的科學。既是以探索材料科學技術自身規律為目標的基礎學科,又是與工程技術密切相關的應用學科。未來五年,將繼續資助我國已有的優勢領域,並在國際主流研究和發展方向上加大資助力度,為發展具有自主知識產權的材料體係打下堅實的理論基礎。同時重視促進學科交叉研究,如材料科學與信息技術、能源利用、環境科學和生命科學等重要應用領域的交叉融合,形成新的學科交叉研究熱點;特別重視開展應用目標導向的材料科學基礎研究。到2020年,形成3-5個在國際上有較大影響力的學術研究成果或解決國家重大需求的科技成果,培育3-5個在國際上有較大影響力的創新研究團隊和若幹名在國際上有影響的青年材料科學家。“十三五”期間,重點支持金屬非晶材料、輕質合金材料、低維碳材料、新型功能材料、有機光電材料、生物醫用材料、通用材料高性能化等方麵的前沿和基礎研究,發展計算材料學和新材料製備科學,加強基於新原理和新效應的材料性能測試方法研究及表征手段研究,注重材料的資源化可持續利用研究,提升傳統材料綠色製備技術水平。

能源科學:能源科學是研究能源在勘探、開采、運輸、轉化、存儲和利用中的基本規律及其應用的科學,其研究對象包括自然界廣泛存在的化石能源、可再生能源和新能源等,以及由此轉化而來的電能和氫能等各種能量形式、能質相互轉化和有效利用的各個方麵。未來五年,將繼續保持我國的優勢領域,扶持相對薄弱的分支領域,鼓勵和促進學科交叉與融合研究;深入研究能源高效潔淨轉化、新能源和可再生能源利用、維護國家能源安全及環境保護的能源相關基礎理論與關鍵技術,推動我國能源學科整體發展達到國際先進水平,為我國經濟社會可持續發展提供理論和技術支撐。到2020年,取得3-5個具有國際引領水平的基礎研究成果或支持國家能源可持續發展戰略的應用成果,培養具有競爭國際知名獎項能力的青年科學家,形成3-5個由多位國際知名科學家組成的高水平研究群體。“十三五”期間,重點支持新概念熱學-熱質理論、化石能源高效清潔燃燒、多相流熱物理與太陽能光熱化學研究、新型熱動力循環和超常極端條件下的傳熱傳質研究、智能電網和新一代能源電力係統、高效能電機及係統基礎研究、電力電子係統可靠運行理論與優化方法、可再生能源大規模利用、高效低成本規模化電能存儲等研究領域

工程科學:工程科學是研究人造結構及其係統在特定條件下的表象及相關規律的科學,主要包括冶金與礦業工程、機械工程、建築環境與土木工程、水利科學與海洋工程等學科。未來五年,在繼續支持我國具有優勢或特色的研究方向基礎上,積極推動協同創新研究;結合經濟社會發展以及國防安全等方麵的重大需求,瞄準國際前沿開展基礎研究,並形成具有自主知識產權的核心技術;加強和促進工程科學與其他學科之間的交叉與融合,推動工程領域開展實質性的國際合作,盡快縮短我國與世界強國在工程科學領域基礎研究的差距,在若幹方向和技術領域實現與發達國家“並跑”。到2020年,形成若幹個在國際上有重要影響力的研究團隊或群體,有更多的青年學者在國際一流學術會議上作主題報告。“十三五”期間,重點支持領域包括化石能源高效開發與災害防控理論、高效提取冶金及高性能材料製備加工過程科學、複雜機電係統集成設計、增材製造技術基礎研究、機械表麵/界麵效應與控製、多種災害作用下的高性能結構全壽命可靠性設計理論、綠色建築設計理論與方法、變化環境下水資源高效利用與生態水利等。

……

化學科學部優先發展領域

(1)化學精準合成

主要研究方向:新試劑、新反應、新概念、新策略和新理論驅動的合成化學;非常規和極端條件下的合成化學;原子經濟、綠色可持續和精準可控的合成方法與技術;化學原理驅動的合成生物學;特定功能導向的新分子、新物質和新材料的創造。

(2)高效催化過程及其動態表征

主要研究方向:構築特定結構和功能催化材料的新方法與新概念;催化活性位點的調控;原位、動態、高時空分辨的催化表征新方法與新技術;催化反應機理和過程的新理論方法。

(3)化學反應與功能的表界麵基礎研究

主要研究方向:表界麵結構與電子態的新穎特性;表界麵修飾和反應性的調控;分子吸附、組裝、活化與反應;外場調控與表界麵反應性能增強;多尺度、多組分複雜界麵電化學體係;新介質體係中的膠體以及界麵現象;表界麵過程研究的新理論和新方法。

(4)複雜體係的理論與計算化學

主要研究方向:強關聯及激發態的電子結構理論新方法;針對大分子和凝聚相體係的低標度有效算法;針對複雜體係,發展多尺度的動力學理論,包括量子動力學、量子-經典混合以及經典動力學。

(5)化學精準測量與分子成像

主要研究方向:新的分析策略、原理與方法;超高時空分辨光譜技術與成像分析;多維譜學原理與技術;單分子、生物大分子和單細胞的精準測量、表征及操控;活體的原位和實時分析;生物傳感與重大疾病診斷;公共安全預警、甄別與溯源;大科學裝置的應用;極端條件下的化學測量與分析。

(6)分子選態與動力學控製

主要研究方向:高效分子振動態製備技術和基於相幹光源的探測技術;多原子反應動態學;表界麵化學反應動力學;分子振動激發態、電子激發態及非絕熱動力學;多元複雜體係的動力學測量及模擬。

(7)先進功能材料的分子基礎

主要研究方向:新型功能材料體係的分子基礎與原理,以及多尺度結構及宏觀性能控製;高性能和多功能新材料的創製,這些性能與功能包括麵向能源、健康、環境和信息等領域的光、電、磁、分離、吸附、仿生、能量儲存與轉換、藥物輸運、自修複、極端條件應用等。特別注重我國特色資源的研究和深度利用。

(8)可持續的綠色化工過程

主要研究方向:複雜體係化工基礎數據的精準測量與建模;限域空間或極端條件下的質荷與能量傳遞和反應;複雜化工體係介尺度理論與方法;基於原子經濟性和宏量製備的化工過程及過程強化技術。

(9)環境汙染與健康危害中的化學追蹤與控製

主要研究方向:複雜環境介質中汙染物的表征與分析,多介質界麵行為與調控;大氣複合汙染控製;灰霾形成機製與健康風險;水和土壤汙染過程控製與修複;持久性有毒汙染物環境暴露與健康效應;環境中抗生素及抗性基因的傳播與控製;放射性物質的環境行為與防控。

(10)生命體係功能的分子調控

主要研究方向:以細胞命運調控為主線的分子探針設計、合成及應用;生物大分子的合成、標記、操縱、動態修飾、化學幹預及其相互作用網絡定量化;小分子對生物大分子的係統調控;重要生物活性分子的發現與修飾;重大疾病治療的先導藥物發現和靶點識別。

(11)新能源化學體係的構建

主要研究方向:碳基能源的高效催化轉化;燃料電池、二次電池和超級電容器等電化學能量儲存與轉化係統集成;高效太陽能電池材料設計與製備、器件組裝與集成的光電轉換過程化學;纖維素類生物質選擇轉化和生物燃料電池。

(12)聚集體與納米化學

主要研究方向:分子聚集體中的基元協同作用;大分子、超分子和納米結構的精確構築和調控;大分子凝聚態結構、動態演變及其理論與計算方法。

(13)多級團簇結構與仿生

主要研究方向:團簇的精準製備、本征性質表征和理論;團簇的動態生長、機理、結構和性能;團簇多級結構的構築與協同效應;仿生團簇的生物功能和高效化學活性。

工程與材料科學部優先發展領域

(1)亞穩金屬材料的微結構和變形機理

主要研究方向:發展新型具有特殊性能的非晶態合金體係;複雜合金相的結構和性能研究;結構特征與表征方法;結構與熱穩定性;變形機理及強化機製;脆性斷裂機理及韌化;深過冷條件下的凝固行為及晶體形核和生長過程研究。

(2)高性能輕質金屬材料的製備加工和性能調控

主要研究方向:輕質金屬材料(鋁、鎂、鈦合金和泡沫金屬等)合金設計、強韌化機理及組織性能調控研究;先進鑄造、塑性加工以及連接過程中的工藝、組織和性能調控的基礎理論研究;使役性能與防護基礎理論研究;燒結金屬孔結構控製基礎研究。

(3)低維碳材料

主要研究方向:低維碳材料的結構特征及其新物性的物理起因;低維碳材料中電子、光子、聲子等的運動規律和機製;低維碳材料的可控製備原理與規模化製備方法;低維碳材料的新物性、新效應、新原理器件和新應用探索。

(4)新型無機功能材料

主要研究方向:基於微觀物理模型和物理圖像的高溫超導機理研究與應用;多鐵性材料的合成和磁電耦合機理與應用;超材料的結構設計原理及其新效應器件;阻變材料的物理機製和器件憶阻行為的可調控性及原型器件研究。

(5)高分子材料加工的新原理和新方法

主要研究方向:高分子材料加工中結構演變的物理與化學問題;高分子材料非線性流變學,以及高分子加工不穩定現象的機理;高分子材料加工的多尺度模擬與預測;高分子材料加工的在線表征方法;微納尺度加工等新型加工方法,以及基於原理創新的加工技術。

(6)生物活性物質控釋/遞送係統載體材料

主要研究方向:生物啟發型和病灶微環境響應載體材料;疾病免疫治療藥物載體材料;核酸類藥物載體材料及其遞送係統;具高靈敏度、組織和細胞高靶向性及信號放大功能的分子探針,以及診-治一體化的高分子載體材料及其遞送係統。

(7)化石能源高效開發與災害防控理論

主要研究方向:實鑽地層物化特性和岩石力學;油氣藏開發,複雜工況管柱與管線,複雜油氣工程相互作用及流動;開采條件下岩體本構關係,多相、多場耦合的多尺度變形破壞機理;極端條件下開采機器人化的信息融合與決策。

(8)高效提取冶金及高性能材料製備加工過程科學

主要研究方向:冶金關鍵物化數據;選冶過程物相結構演變;反應器新原理與新流程,低碳煉鐵;高效轉化與清潔分離,二次資源利用,高效連鑄;高性能粉末冶金材料;多場作用下的金屬凝固;界麵科學;冶金過程高效利用。

(9)機械表麵界麵行為與調控

主要研究方向:界麵接觸與粘著機理;表/界麵能形成機理及應用;受限條件下界麵行為調控;運動體與介質界麵行為;生物組織/人工材料界麵行為;生物組織界麵損傷與修複。

(10)增材製造技術基礎

主要研究方向:高效、高精度增材製造方法;先進材料增材製造技術及性能調控;材料、結構與器件一體化製造原理與方法;生物3D打印及功能重建;多尺度增材製造原理與方法。

(11)傳熱傳質與先進熱力係統

主要研究方向:非常規條件及微納尺度傳熱的基礎研究;基於先進熱力循環的新型高效能量轉換與利用係統;生物傳熱傳質基礎理論及仿生熱學;熱學探索-熱質理論的微觀基礎及其與宏觀規律的統一。

(12)燃燒反應途徑調控

主要研究方向:基於燃料設計和混合氣活性控製的燃燒反應途徑調控研究;非平衡等離子體燃燒反應途徑調控研究;以催化輔助、無焰燃燒、富氧燃燒和化學鏈燃燒等新型燃燒技術為主燃燒反應途徑調控研究;基於尺度效應的燃燒反應途徑調控;基於物理過程控製的燃燒反應途徑調控。

(13)新一代能源電力係統基礎研究

主要研究方向:新一代能源電力係統的體係架構及係統安全穩定問題作用機理(包括智能電廠和智能電網等方麵);電工新材料應用及新裝備的研製、運行和服役中的相關科學問題;多種能源係統的互聯耦合方式;供需互動用電、能源電力與信息係統的交互機製;係統運行機製與能源電力市場理論;網絡綜合規劃理論與方法。

(14)高效能高品質電機係統基礎科學問題

主要研究方向:電-磁-力-熱-流體多物理場交叉耦合與演化作用機理;“結構-製造-性能-材料服役行為”的耦合規律和綜合分析方法;多約束條件下電機係統及其驅動控製;電機係統的新型拓撲結構、設計理論與方法、製造工藝、控製策略。

(15)多種災害作用下的結構全壽命整體可靠性設計理論

主要研究方向:多種災害(地震、風災、火災、爆炸等)作用下的土木工程結構全壽命可靠性設計理論與方法;多種災害作用危險性分析原理,工程結構時、空多尺度破壞規律,高性能結構體係與可恢複功能結構體係,防禦多種災害的結構整體可靠度設計理論與方法。

(16)綠色建築設計理論與方法

主要研究方向:建築形體、空間、平麵和構造與綠色建築評價指標體係的耦合作用規律;不同地域綠色居住建築模式、公共建築和工業建築綠色設計的原理、方法、技術體係和評價標準。

(17)麵向資源節約的綠色冶金過程工程科學

主要研究方向:外場強化下的資源轉化機理和節能理論;非常規介質特別是高溫熔體中強化反應傳遞過程的機理和調控機製;物質相互作用的特殊現象和反應機理、熱力學與動力學調控機製;多因素多組元固/液/氣界麵結構及界麵反應;反應器內及各種物理場下的化學反應、物質、能量傳輸的耦合機製;資源利用過程中的高效、低碳排放轉化的共性科學問題。

(18)重大庫壩和海洋平台全壽命周期性能演變

主要研究方向:深部岩土破壞力學;庫壩和海洋平台材料性能演變;庫壩和海洋平台多相多場耦合與性能演變及災變風險;庫壩和海洋平台的實時監控與防災減災。
來源:國家自然科學基金委員會。材料科學與工程整理

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