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國家自然科學基金委工程與材料科學部規劃優先發展 18個領域

時間:2019-06-25 來源:材料科學與工程公眾號 作者:研究咨詢部 點擊:375

《國家自然科學基金“十三五”發展規劃》工程與材料科學部優先發展18個領域:


    (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系;復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;變形機理及強化機制;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制備加工和性能調控


    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;燒結金屬孔結構控制基礎研究。


    (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制;低維碳材料的可控制備原理與規模化制備方法;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:基于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;阻變材料的物理機制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,以及基于原理創新的加工技術。


    (6)生物活性物質控釋/遞送系統載體材料


    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系統;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系統。


    (7)化石能源高效開發與災害防控理論


    主要研究方向:實鉆地層物化特性和巖石力學;油氣藏開發,復雜工況管柱與管線,復雜油氣工程相互作用及流動;開采條件下巖體本構關系,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制備加工過程科學


    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;界面科學;冶金過程高效利用。


    (9)機械表面界面行為與調控


    主要研究方向:界面接觸與粘著機理;表/界面能形成機理及應用;受限條件下界面行為調控;運動體與介質界面行為;生物組織/人工材料界面行為;生物組織界面損傷與修復。


    (10)增材制造技術基礎


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


    (11)傳熱傳質與先進熱力系統


    主要研究方向:非常規條件及微納尺度傳熱的基礎研究;基于先進熱力循環的新型高效能量轉換與利用系統;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:基于燃料設計和混合氣活性控制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;基于尺度效應的燃燒反應途徑調控;基于物理過程控制的燃燒反應途徑調控。


    (13)新一代能源電力系統基礎研究


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


    (14)高效能高品質電機系統基礎科學問題


    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-制造-性能-材料服役行為”的耦合規律和綜合分析方法;多約束條件下電機系統及其驅動控制;電機系統的新型拓撲結構、設計理論與方法、制造工藝、控制策略。


    (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,高性能結構體系與可恢復功能結構體系,防御多種災害的結構整體可靠度設計理論與方法。


    (16)綠色建筑設計理論與方法


    主要研究方向:建筑形體、空間、平面和構造與綠色建筑評價指標體系的耦合作用規律;不同地域綠色居住建筑模式、公共建筑和工業建筑綠色設計的原理、方法、技術體系和評價標準。


    (17)面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制;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制;多因素多組元固/液/氣界面結構及界面反應;反應器內及各種物理場下的化學反應、物質、能量傳輸的耦合機制;資源利用過程中的高效、低碳排放轉化的共性科學問題。


    (18)重大庫壩和海洋平臺全壽命周期性能演變


    主要研究方向:深部巖土破壞力學;庫壩和海洋平臺材料性能演變;庫壩和海洋平臺多相多場耦合與性能演變及災變風險;庫壩和海洋平臺的實時監控與防災減災。

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