不久前，在2025中關村論壇年會上，國資委舉辦了“企業(yè)發(fā)現(xiàn)與發(fā)明論壇”并發(fā)布了中央企業(yè)材料領域“十大基礎科學問題”。
這十大基礎科學問題主要圍繞十個不同的重要材料研究領域展開，新材料的發(fā)明、性能的升級、基本原理的研究等方面是決定新產(chǎn)業(yè)迭代升級的重要引擎，也是實現(xiàn)新質(zhì)生產(chǎn)力的源頭活水。據(jù)悉，2024年中央企業(yè)研發(fā)投入的總強度達到了2.79%，連續(xù)三年突破萬億元，并牽頭成立了33個國家級產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，組建了24個創(chuàng)新聯(lián)合體，產(chǎn)出了一批原創(chuàng)性的研究成果。
本文將介紹各科學問題的內(nèi)涵，并整合部分推薦單位對該問題的論述及相關研究的前期發(fā)展狀況，希望有助于大家更深入的了解相關科學問題提出的背景。
1、納米材料領域
微納尺度傳感功能材料的增敏與特異性識別策略科學內(nèi)涵：研究納米材料與感知目標在電子–原子–分子等不同尺度的基礎傳感理論、探索微觀介觀尺度下多元感知材料體系的多物理場感知耦合機制與靈敏度之間的構(gòu)效關系模型，開展協(xié)同運用物理–化學多場耦合和多模態(tài)感知理論研究，增強傳感材料智能化識別能力。
推薦單位：中國有研具體背景：智能傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)的基石，是實現(xiàn)萬物互聯(lián)、萬事智聯(lián)的關鍵技術之一。智能傳感功能材料全國重點實驗室是中國有研面向戰(zhàn)新產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局的重要科技創(chuàng)新平臺之一。近年來，中國有研智能傳感功能材料全國重點實驗室堅持以健康醫(yī)療、人形機器人等具體場景應用為導向，在智能傳感本體材料與器件、傳感功能維持材料的工程化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展上不斷取得突破。聯(lián)系方式：weiqianhui@grinm.com（中國有研）
2、超導材料領域
超導材料組織性能調(diào)控機理科學內(nèi)涵：通過研究純鈮超導材料組織性能調(diào)控機制，為超導材料高性能化制備提供理論支撐，實現(xiàn)高RRR值超導鈮材和高性能射頻超導腔的制備，滿足我國乃至全球大科學工程用超導鈮材及鈮射頻超導腔的使用需求。
推薦單位：中國有色
具體背景：超導材料作為現(xiàn)代科技發(fā)展的關鍵戰(zhàn)略性材料，有著極為廣闊的應用前景。鈮和鈮鈦材料是超導工業(yè)的關鍵材料，具備很高的臨界磁場、臨界電流密度和應變?nèi)菰S特性，但其成相過程極為復雜，微觀結(jié)構(gòu)和缺陷結(jié)構(gòu)調(diào)控難度極大，嚴重制約了材料高場性能的調(diào)控和提升。在此背景下，中國有色集團圍繞超導材料的前沿技術與關鍵科學問題，積極布局，深入開展研究。
近年來，中國有色集團旗下寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司聯(lián)合北京大學、中國科學院上海高等研究院等科研院校，針對超導鈮材存在的相似元素深度分離、間隙元素含量控制、射頻超導腔加速梯度提升等關鍵技術難題，開展了長達20年的協(xié)同攻關，成功突破超導鈮材料深度凈化、射頻超導腔高加速梯度等關鍵技術瓶頸，建成了全球唯一覆蓋超導鈮材料及射頻超導腔全產(chǎn)業(yè)鏈的研發(fā)制造基地，產(chǎn)品廣泛應用于歐洲X射線自由電子激光裝置（EUROXFEL）、美國稀有同位素束流裝置（FRIB）等多個國際重大科學裝置。
聯(lián)系方式：mayh@cnmc.com.cn（中國有色集團）
3、未來材料領域
人工智能驅(qū)動下的新型材料發(fā)現(xiàn)與理性設計科學內(nèi)涵：面對日益復雜的產(chǎn)品需求和市場競爭，傳統(tǒng)的研發(fā)模式已難以滿足高效、精準的設計要求。構(gòu)建材料機理數(shù)據(jù)庫，通過大數(shù)據(jù)分析和機器學習，AI能夠快速識別材料結(jié)構(gòu)與性能之間的潛在規(guī)律，顯著提升研發(fā)效率和產(chǎn)品性能。
推薦單位：中國石化
具體背景：材料基因組的基本理念是變革傳統(tǒng)的“試錯法”材料研究模式，發(fā)展“理性設計–高效實驗–大數(shù)據(jù)技術–人工智能”深度融合、協(xié)同創(chuàng)新的新型材料研發(fā)模式，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的機器學習算法建立材料性能預測模型，并應用于材料篩選與新材料開發(fā)。
聯(lián)系方式：zhaojinbo@sinopec.com（中國石化）
4、稀土材料領域
稀土永磁材料成相機理與結(jié)構(gòu)調(diào)控方法科學內(nèi)涵：開展稀土永磁材料成相機理與結(jié)構(gòu)調(diào)控方法基礎理論研究，完成主相結(jié)構(gòu)、晶界調(diào)控等新技術開發(fā)，突破稀土永磁材料性能極限，推動實際能量密度達到理論值的90%，引領稀土永磁材料高端化發(fā)展。
推薦單位：中國鋼研
具體背景：鋼研院于1989年攻克了“高磁能積釹鐵硼永磁體”技術并達到了49兆高奧，使中國成為世界上第二個獲得45兆高奧以上磁體的國家。近年來，鈰磁體的研發(fā)由中國工程院院士、中國鋼研副總工程師李衛(wèi)研究團隊率先取得突破，并成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
聯(lián)系方式：wangchre@163.com（中國鋼研）
5、生物基材料領域
面向纖維新材料的高效生物合成理論科學內(nèi)涵：通過對纖維新材料的生物合成調(diào)控機制及合成路徑的研究，加深纖維材料生物合成本質(zhì)的認知，為纖維材料合成新體系、綠色制備新技術及其工業(yè)應用提供堅實的理論支撐，為纖維新材綠色制造新體系和產(chǎn)業(yè)技術變革奠定關鍵基礎。
推薦單位：通用技術集團
具體背景：由通用技術中紡院、中紡綠纖、中紡化工共同研發(fā)的阻燃Lyocell纖維項目萬噸級生產(chǎn)線再次進行連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，順利制備出32噸高強度阻燃Lyocell纖維產(chǎn)品。綜合性能較試生產(chǎn)及小規(guī)模生產(chǎn)階段顯著提升，纖維性能在全球的阻燃纖維素纖維中具有優(yōu)勢，充分展現(xiàn)了阻燃Lyocell纖維技術持續(xù)優(yōu)化的效果。中紡院牽頭研發(fā)的阻燃Lyocell纖維采用無鹵環(huán)保型阻燃劑，廢棄物可自然降解，符合纖維材料綠色化、高端化發(fā)展趨勢，其優(yōu)異的吸濕透氣性、舒適親膚性，以及易染色、易混紡、受熱不收縮、無熔融滴落、強度高、加工性好、阻燃持久等特性，在阻燃防護、公共安全、環(huán)保健康等眾多領域具有重要應用價值。
聯(lián)系方式：lihanyu@gt.cn（通用技術集團）
6、鋼鐵材料領域
極端環(huán)境下鋼鐵材料組織穩(wěn)定、性能演變與環(huán)境相容性機理科學內(nèi)涵：通過研究強疲勞載荷、超高溫、極低溫、抗輻照、長時服役材料設計理論及極端環(huán)境下組織穩(wěn)定、性能演變與環(huán)境相容性，突破先進鋼鐵材料高效設計、低碳制造和精準評價等技術，支撐高強韌、耐腐蝕、寬溫域等先進鋼鐵材料自主化。
推薦單位：中國鋼研
具體背景：2024年，由我國自主研制生產(chǎn)的全國首臺套超大型熱等靜壓裝備正式發(fā)布，這是我國在材料制造領域的一次重大技術突破。這套熱等靜壓裝備是目前我國尺寸最大的熱等靜壓裝備，它能夠在極端高溫高壓環(huán)境下，對大型、復雜形狀的材料進行全方位的致密化與性能優(yōu)化。
聯(lián)系方式：baohansheng@nercast.com（中國鋼研）
7、無機非金屬材料領域
多場耦合作用下玻璃形成過程中的弛豫機制科學內(nèi)涵：主要發(fā)生在玻璃轉(zhuǎn)變附近的馳豫，是過冷液體向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化的關鍵，對玻璃基礎特性起到重要作用。科學家多角度多維度研究玻璃馳豫過程，尚未形成明確統(tǒng)一的認知。揭示玻璃在不同外場因素下的馳豫機制，是明確玻璃本質(zhì)的核心關鍵，將促進玻璃科學的巨大進步，也為新型玻璃開發(fā)提供重要理論基礎。推薦單位：中國建材
具體背景：中建材玻璃新材料研究總院開展硅質(zhì)原料提純、玻璃成分及配方設計、新型熔化、超薄成型等一系列關鍵核心技術的研發(fā)、工程化與產(chǎn)業(yè)化，研制生產(chǎn)出眾多世界領先的玻璃新材料，實現(xiàn)全球高端玻璃技術工程與高端玻璃裝備占有率均超65%，讓中國浮法玻璃從追趕走向超越，推動中國建材集團由傳統(tǒng)建材企業(yè)向無機非金屬材料原創(chuàng)技術策源地轉(zhuǎn)變。
聯(lián)系方式：kjxx_jt@163.com（中國建材）
8、有色金屬材料領域
固態(tài)電池正極材料表界面離子/電子傳輸協(xié)同機制與動態(tài)結(jié)構(gòu)演變規(guī)律科學內(nèi)涵：闡明表界面多場耦合下離子/電子協(xié)同傳輸機制與動態(tài)結(jié)構(gòu)演化規(guī)律，揭示原子尺度缺陷/畸變/空間電荷層對傳輸?shù)恼{(diào)控作用，解析循環(huán)中副反應/應力/相變驅(qū)動的界面劣化機理，突破固態(tài)電池共性界面離子通量低技術瓶頸，為固態(tài)電池體系構(gòu)建跨尺度理論支撐。
推薦單位：中國五礦
具體背景：固態(tài)電池作為顛覆現(xiàn)有能源存儲體系的戰(zhàn)略級技術，其產(chǎn)業(yè)化進程直接影響碳中和戰(zhàn)略實施進程。五礦新能以超前戰(zhàn)略眼光錨定產(chǎn)業(yè)化核心痛點，提出的界面?zhèn)鬏敊C理課題直指制約全固態(tài)電池實用化的“卡脖子技術” - 通過揭示電荷多尺度動態(tài)演變規(guī)律、構(gòu)建原子尺度缺陷畸變/空間電荷層對傳輸?shù)恼{(diào)控策略等難題，構(gòu)建從晶格畸變到宏觀器件失效的全維度解析體系，為突破固態(tài)電池容量衰減、倍率性能、循環(huán)壽命關鍵技術壁壘提供理論基石。
聯(lián)系方式：quantum7@foxmail.com（中國五礦）
9、化工新材料領域
聚合催化體系與聚合物多級結(jié)構(gòu)作用機制科學內(nèi)涵：通過AI輔助多尺度建模，對新型催化體系設計、反應路徑的動態(tài)解析和高分子鏈拓撲結(jié)構(gòu)、結(jié)晶行為與材料性能之間關聯(lián)機制的研究，結(jié)合材料基因組技術，構(gòu)建“化學鍵參數(shù)–分子間相互作用–宏觀性能”多尺度傳遞函數(shù)，闡明多級結(jié)構(gòu)的構(gòu)效關系傳遞規(guī)律，實現(xiàn)從分子、超分子到宏觀尺度的跨層級精準調(diào)控，為化工新材料的研發(fā)提供理論支撐。
推薦單位：中國石油
具體背景：中國石油積極推進“新材料提速工程”，推動煉化業(yè)務從傳統(tǒng)的“燃料”向“化工產(chǎn)品及有機材料”轉(zhuǎn)型。在此過程中，高性能合成材料、特種工程塑料以及電子專用材料等成為了研究的重點。例如，撫順石化公司成功開發(fā)出30萬噸/年聚丙烯裝置的無規(guī)共聚聚丙烯透明料新產(chǎn)品 - FR0525，并順利通過檢驗分析。
聯(lián)系方式：science@cnpc.com.cn（中國石油）
10、核材料領域
極端耦合服役工況下堆芯結(jié)構(gòu)材料的協(xié)同失效機制行為模型科學內(nèi)涵：核電站長壽期（≥60年）運行已成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，但長壽期高溫極端腐蝕環(huán)境中多種作用下包殼及堆芯結(jié)構(gòu)材料的氧化腐蝕、溶解腐蝕、輻照損傷與缺陷演化、缺陷協(xié)同作用、微區(qū)化學與結(jié)構(gòu)演化機理及老化效應累積的影響仍不明確，需探索宏觀失效的關聯(lián)關系，開發(fā)部件材料服役行為模型，為核反應堆堆芯結(jié)構(gòu)材料及核燃料包殼的設計及評價提供指導和支撐，為國產(chǎn)重要部件材料長壽期安全運行提供理論和技術基礎。
推薦單位：中廣核
具體背景：華龍一號”是一張見證我國從“核電大國”到“核電強國”并走向世界的國家名片。它是在我國30多年核電科研、設計、制造、建設和運行經(jīng)驗基礎上研發(fā)設計的，具有完全自主知識產(chǎn)權的第三代核電技術。中廣核研究院在“華龍一號”核反應堆的研發(fā)設計中主要承擔了反應堆堆芯與燃料設計工作。
聯(lián)系方式：qunjiapeng@163.com（中廣核）
