2017“十三五”規(guī)劃新材料技術(shù)發(fā)展——先進(jìn)能源與電子材料篇
更新時(shí)間: 2018-07-05
國家科技部以“國科發(fā)高〔2017〕92號(hào)”文件印發(fā)《“十三五”材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》全文。以下是規(guī)劃提出的發(fā)展重點(diǎn):
發(fā)展重點(diǎn)
“十三五”期間,材料領(lǐng)域?qū)@創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)思想和總體目標(biāo),緊密結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國防建設(shè)的重大需求,重點(diǎn)發(fā)展基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)升級(jí)、戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料、材料基因工程關(guān)鍵技術(shù)與支撐平臺(tái)、納米材料與器件、先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料、新型功能與智能材料、材料人才隊(duì)伍建設(shè)。
(一)重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)升級(jí)
著力解決基礎(chǔ)材料產(chǎn)品同質(zhì)化、低值化,環(huán)境負(fù)荷重、能源效率低、資源瓶頸制約等重大共性問題,突破基礎(chǔ)材料的設(shè)計(jì)開發(fā)、制造流程、工藝優(yōu)化及智能化綠色化改造等關(guān)鍵技術(shù)和國產(chǎn)化裝備,開展先進(jìn)生產(chǎn)示范。
1. 鋼鐵材料技術(shù)。高品質(zhì)特殊鋼,綠色化與智能化鋼鐵制造流程,高強(qiáng)度大規(guī)格易焊接船舶與海洋工程用鋼,高性能交通與建筑用鋼,面向苛刻服役環(huán)境的高性能能源用鋼等。
2. 有色金屬材料技術(shù)。大規(guī)格高性能輕合金材料,高精度高性能銅及銅合金材料,新型稀有/稀貴金屬材料,高品質(zhì)粉末冶金難熔金屬材料及硬質(zhì)合金,有色/稀有/稀貴金屬材料先進(jìn)制備加工技術(shù)等。
3. 紡織材料技術(shù)。化纖柔性化制備技術(shù),高品質(zhì)功能纖維及紡織品制備技術(shù),高性能工程紡織材料制備與應(yīng)用,生物基紡織材料關(guān)鍵技術(shù),紡織材料生態(tài)染整技術(shù)與應(yīng)用等。
4. 石油與化工材料技術(shù)?;A(chǔ)化學(xué)品及關(guān)鍵原料綠色制造,清潔汽柴油生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù),合成樹脂高性能化及加工關(guān)鍵技術(shù),合成橡膠高性能化關(guān)鍵技術(shù),綠色高性能精細(xì)化學(xué)品關(guān)鍵技術(shù),特種化工新材料等。
5. 輕工材料技術(shù)?;谠旒堖^程的纖維原料利用技術(shù)及紙基復(fù)合材料,塑料輕量化與短流程加工及功能化技術(shù),生態(tài)皮革關(guān)鍵材料及生產(chǎn)技術(shù)、綠色表面活性劑的制備技術(shù),制筆新型環(huán)保材料等。
6. 建筑材料技術(shù)。特種功能水泥及綠色智能化制造,長壽命高性能混凝土,特種功能玻璃材料及制造工藝技術(shù),先進(jìn)陶瓷材料及精密陶瓷部件制造關(guān)鍵技術(shù),環(huán)保節(jié)能非金屬礦物功能材料等。
(二)戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料
以第三代半導(dǎo)體材料與半導(dǎo)體照明、新型顯示為核心,以大功率激光材料與器件、光電子與微電子材料為重點(diǎn),推動(dòng)跨界技術(shù)整合,搶占先進(jìn)電子材料技術(shù)的制高點(diǎn)。
1. 第三代半導(dǎo)體材料與半導(dǎo)體照明技術(shù)。大尺寸、高*三代半導(dǎo)體襯底和薄膜材料外延生長調(diào)控規(guī)律,全光譜光源核心材料、器件和燈具全技術(shù)鏈綠色制造技術(shù),超越照明和可見光通訊關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)集成和應(yīng)用示范,高性能射頻器件、電力電子器件及其模塊設(shè)計(jì)、工藝技術(shù)及應(yīng)用示范,核心裝備制造技術(shù)等。
2. 新型顯示技術(shù)。印刷顯示器件與基礎(chǔ)工藝集成技術(shù),可溶性 OLED/量子點(diǎn)/TFT 等印刷顯示關(guān)鍵材料與技術(shù),高性能/低成本/長壽命紅綠藍(lán)激光材料與器件技術(shù),激光顯示集成技術(shù)及關(guān)鍵材料表征與評(píng)估技術(shù)等。
3. 大功率激光材料及激光器。激光與物質(zhì)相互作用機(jī)理,大尺寸/低損耗大功率激光晶體和光纖耦合技術(shù),大功率光纖激光材料和器件,高性能非線性晶體材料,高功率光纖激光,短脈沖激光技術(shù),大功率中紅外和紫外激光技術(shù)等。
4. 光電子與微電子材料。低維半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)材料、半導(dǎo)體傳感材料與器件、新型高密度存儲(chǔ)與自旋耦合材料、高性能合金導(dǎo)電材料、微納電子制造用新一代支撐材料、高性能電磁介質(zhì)材料和無源電子元件關(guān)鍵材料、聲表面波材料與器件技術(shù)等。
5. 前沿交叉電子材料。大面積二維電子功能材料、柔性電子材料、鈣鈦礦電子材料及上述材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)的可控制備;有機(jī)/無機(jī)集成電子材料和器件。新型高性能微納光電器件、自旋器件、隧穿晶體管及柔性可穿戴光電、邏輯器件。
(三)材料基因工程關(guān)鍵技術(shù)與支撐平臺(tái)
構(gòu)建高通量計(jì)算、高通量實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)庫三大平臺(tái),研發(fā)多層次跨尺度設(shè)計(jì)、高通量制備、高通量表征與服役評(píng)價(jià)、材料大數(shù)據(jù)四大關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)新材料研發(fā)由傳統(tǒng)的“經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)”模式向“理論預(yù)測(cè)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”新模式轉(zhuǎn)變,在五類典型新材料的應(yīng)用示范上取得突破,實(shí)現(xiàn)新材料研發(fā)周期縮短一半、研發(fā)成本降低一半的目標(biāo)。
1. 構(gòu)建三大平臺(tái)。構(gòu)建以高通量計(jì)算平臺(tái)、高通量制備與表征平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫平臺(tái)等三位一體的創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施與相關(guān)技術(shù)。
2. 研發(fā)四大關(guān)鍵技術(shù)。多尺度集成化、高通量并發(fā)式計(jì)算方法與計(jì)算軟件,高通量材料制備技術(shù),高通量表征與服役行為評(píng)價(jià)技術(shù),面向材料基因工程的大數(shù)據(jù)技術(shù)。
3. 典型材料重點(diǎn)示范應(yīng)用。在構(gòu)建三大平臺(tái)(示范平臺(tái))和突破四大關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上,采用計(jì)算(理論)/實(shí)驗(yàn)/數(shù)據(jù)庫相互融合、協(xié)同創(chuàng)新的研發(fā)理念和模式,開展能源材料、生物醫(yī)用材料、稀土功能材料、催化材料和特種合金材料等驗(yàn)證性示范應(yīng)用研究。
(四)納米材料與器件
研發(fā)新型納米功能材料、納米光電器件及集成系統(tǒng)、納米生物醫(yī)用材料、納米藥物、納米能源材料與器件、納米環(huán)境材料、納米安全與檢測(cè)技術(shù)等,突破納米材料宏量制備及器件加工的關(guān)鍵技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)示范應(yīng)用。
1. 石墨烯碳材料技術(shù)。單層薄層石墨烯粉體、高品質(zhì)大面積石墨烯薄膜工業(yè)制備技術(shù),柔性電子器件大面積制備技術(shù),石墨烯粉體分散、復(fù)合與應(yīng)用技術(shù),高催化活性納米碳基材料與應(yīng)用技術(shù)。
2. 信息電子納米材料技術(shù)。納米無線傳感材料與器件,新型MEMS氣敏傳感材料與器件,可穿戴柔性及苛刻條件服役傳感材料與器件等,新一代電子封裝用高折射率高導(dǎo)電高導(dǎo)熱高耐濕高耐紫外防老化等透明納米復(fù)合材料。
3. 能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)納米材料技術(shù)。納米結(jié)構(gòu)控制與組裝技術(shù),有機(jī)-無機(jī)復(fù)合技術(shù),高選擇性高轉(zhuǎn)化率納米催化材料,高儲(chǔ)能密度介電、熱電、光伏、二次電池材料、低成本燃料電池催化劑、輕質(zhì)高容量儲(chǔ)氫儲(chǔ)甲烷材料、柔性可編織超級(jí)電容器電極材料等納米材料與器件技術(shù)。
4. 納米生物醫(yī)用材料技術(shù)。納米生物醫(yī)藥材料的結(jié)構(gòu)、形貌可控制備技術(shù),納米生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)診斷技術(shù),納米藥物與藥物智能控釋及靶向技術(shù),組織工程支架、納米再生醫(yī)學(xué)及植入體納米表面改性技術(shù),組織器官修復(fù)與替代制品,納米生物醫(yī)用材料安全評(píng)價(jià)及質(zhì)量關(guān)鍵技術(shù)。
5. 傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)提升與節(jié)能減排用納米材料技術(shù)。納米功能材料低成本綠色可控制備技術(shù),納米材料單分散與應(yīng)用技術(shù),新一代智能節(jié)能、防腐防污表面處理與性能控制的濕化學(xué)技術(shù),納米改性的結(jié)構(gòu)功能一體化復(fù)合材料工程應(yīng)用技術(shù)。
6. 納米加工、制備、表征、安全評(píng)價(jià)、標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)與裝備。納米尺度內(nèi)的光電磁力熱等物性測(cè)量的新的原理、方法、技術(shù)、裝備和平臺(tái)體系。環(huán)境中納米材料演化行為,納米材料與組織、器官、靶細(xì)胞、靶分子安全評(píng)估系統(tǒng)。納米材料標(biāo)準(zhǔn)、納米材料規(guī)模化穩(wěn)定制備與加工新裝備系統(tǒng)。
(五)先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料
以高性能纖維及復(fù)合材料、高溫合金為核心,以輕質(zhì)高強(qiáng)材料、金屬基和陶瓷基復(fù)合材料、材料表面工程、3D打印材料為重點(diǎn),解決材料設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)調(diào)控的重大科學(xué)問題,突破結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料制備及應(yīng)用的關(guān)鍵共性技術(shù),提升先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料的保障能力和競(jìng)爭(zhēng)力。
1. 高性能纖維與復(fù)合材料。高性能碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、特種玻璃纖維、耐輻照型聚酰亞胺纖維、耐超高溫陶瓷纖維、玄武巖纖維等,新型基體樹脂、增強(qiáng)織物、纖維預(yù)浸料等,復(fù)合材料構(gòu)件成型與應(yīng)用。
2. 高溫合金。超純凈冶煉、缺陷控制、組織調(diào)控、復(fù)雜及大型構(gòu)件制備關(guān)鍵技術(shù),變形和鑄造高溫合金一材多用技術(shù),單晶高溫合金和粉末冶金高溫合金,特殊用途高溫與耐蝕合金等。
3. 裝備用特種合金。特種合金超高純冶煉與精細(xì)組織調(diào)控的關(guān)鍵技術(shù),超超臨界電站裝備用特種合金,高溫長壽命低成本軸承合金,模具鋼材料等。
4. 海洋工程用關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料。超致密、高耐候、長壽命結(jié)構(gòu)材料,海洋工程與裝備用鈦合金、高強(qiáng)耐蝕鋁合金和銅合金、防腐抗?jié)B高強(qiáng)度混凝土、防腐涂料等。
5. 輕質(zhì)高強(qiáng)材料。新型輕質(zhì)高強(qiáng)材料的新原理與新技術(shù),先進(jìn)鋁合金、鎂合金、鈦合金、金屬間化合物、高熵合金等輕質(zhì)高強(qiáng)材料,新型輕質(zhì)材料/結(jié)構(gòu)一體化、智能化、柔性化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。
6. 高性能高分子結(jié)構(gòu)材料。高性能聚醚酮、聚酰亞胺、聚芳硫醚酮(砜)、聚碳酸酯和聚苯硫醚材料,耐高溫聚乳酸、全生物基聚酯、氨基酸聚合物等新型生物基材料,高性能合成橡膠等。
7. 材料表面工程技術(shù)。隔熱、耐磨、減磨、抗氧化、抗燒蝕、抗疲勞等涂層材料,零部件耐磨減磨技術(shù)、新型等離子噴涂-物理氣相沉積技術(shù)、新型延壽表面科學(xué)與工程技術(shù)。
8. 3D打印材料及先進(jìn)粉末冶金技術(shù)。3D打印高溫合金、特殊鋼、鈦合金、輕合金、高分子材料、結(jié)構(gòu)陶瓷,粉末冶金精密零部件,特種粉末冶金近終成型技術(shù)及粉末梯度材料等新型粉末冶金材料。
9. 金屬與陶瓷復(fù)合材料。先進(jìn)鋁基、鈦基、鐵基等金屬基復(fù)合材料,金屬層狀復(fù)合材料,碳化硅、氧化鋁、氮化硅和氮化硼纖維及復(fù)合材料,耐高溫陶瓷基復(fù)合材料,低成本碳/陶復(fù)合材料等。
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