不久前，在2025中關(guān)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(lǐng)域“十大基礎(chǔ)科學(xué)問題”。

 

這十大基礎(chǔ)科學(xué)問題主要圍繞十個不同的重要材料研究領(lǐng)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(shí)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(qiáng)度達(dá)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(xué)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(guān)研究的前期發(fā)展?fàn)顩r，希望有助于大家更深入的了解相關(guān)科學(xué)問題提出的背景。

1、納米材料領(lǐng)域

微納尺度傳感功能材料的增敏與特異性識別策略科學(xué)內(nèi)涵：研究納米材料與感知目標(biāo)在電子–原子–分子等不同尺度的基礎(chǔ)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(jī)制與靈敏度之間的構(gòu)效關(guān)系模型，開展協(xié)同運(yùn)用物理–化學(xué)多場耦合和多模態(tài)感知理論研究，增強(qiáng)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(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)、萬事智聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)之一。智能傳感功能材料全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室堅(jiān)持以健康醫(yī)療、人形機(jī)器人等具體場景應(yīng)用為導(dǎo)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(dǎo)材料領(lǐng)域

超導(dǎo)材料組織性能調(diào)控機(jī)理科學(xué)內(nèi)涵：通過研究純鈮超導(dǎo)材料組織性能調(diào)控機(jī)制，為超導(dǎo)材料高性能化制備提供理論支撐，實(shí)現(xiàn)高RRR值超導(dǎo)鈮材和高性能射頻超導(dǎo)腔的制備，滿足我國乃至全球大科學(xué)工程用超導(dǎo)鈮材及鈮射頻超導(dǎo)腔的使用需求。

推薦單位：中國有色

具體背景：超導(dǎo)材料作為現(xiàn)代科技發(fā)展的關(guān)鍵戰(zhàn)略性材料，有著極為廣闊的應(yīng)用前景。鈮和鈮鈦材料是超導(dǎo)工業(yè)的關(guān)鍵材料，具備很高的臨界磁場、臨界電流密度和應(yīng)變?nèi)菰S特性，但其成相過程極為復(fù)雜，微觀結(jié)構(gòu)和缺陷結(jié)構(gòu)調(diào)控難度極大，嚴(yán)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(tuán)圍繞超導(dǎo)材料的前沿技術(shù)與關(guān)鍵科學(xué)問題，積極布局，深入開展研究。

近年來，中國有色集團(tuán)旗下寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司聯(lián)合北京大學(xué)、中國科學(xué)院上海高等研究院等科研院校，針對超導(dǎo)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(dǎo)腔加速梯度提升等關(guān)鍵技術(shù)難題，開展了長達(dá)20年的協(xié)同攻關(guān)，成功突破超導(dǎo)鈮材料深度凈化、射頻超導(dǎo)腔高加速梯度等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，建成了全球唯一覆蓋超導(dǎo)鈮材料及射頻超導(dǎo)腔全產(chǎn)業(yè)鏈的研發(fā)制造基地，產(chǎn)品廣泛應(yīng)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(xué)裝置。

聯(lián)系方式：mayh@cnmc.com.cn（中國有色集團(tuán)）

3、未來材料領(lǐng)域

人工智能驅(qū)動下的新型材料發(fā)現(xiàn)與理性設(shè)計(jì)科學(xué)內(nèi)涵：面對日益復(fù)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(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求。構(gòu)建材料機(jī)理數(shù)據(jù)庫，通過大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)，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(shè)計(jì)–高效實(shí)驗(yàn)–大數(shù)據(jù)技術(shù)–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(jī)器學(xué)習(xí)算法建立材料性能預(yù)測模型，并應(yīng)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(lǐng)域

稀土永磁材料成相機(jī)理與結(jié)構(gòu)調(diào)控方法科學(xué)內(nèi)涵：開展稀土永磁材料成相機(jī)理與結(jié)構(gòu)調(diào)控方法基礎(chǔ)理論研究，完成主相結(jié)構(gòu)、晶界調(diào)控等新技術(shù)開發(fā)，突破稀土永磁材料性能極限，推動實(shí)際能量密度達(dá)到理論值的90%，引領(lǐng)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(shù)并達(dá)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(tuán)隊(duì)率先取得突破，并成功實(shí)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(lǐng)域

面向纖維新材料的高效生物合成理論科學(xué)內(nèi)涵：通過對纖維新材料的生物合成調(diào)控機(jī)制及合成路徑的研究，加深纖維材料生物合成本質(zhì)的認(rèn)知，為纖維材料合成新體系、綠色制備新技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的理論支撐，為纖維新材綠色制造新體系和產(chǎn)業(yè)技術(shù)變革奠定關(guān)鍵基礎(chǔ)。

推薦單位：通用技術(shù)集團(tuán)

具體背景：由通用技術(shù)中紡院、中紡綠纖、中紡化工共同研發(fā)的阻燃Lyocell纖維項(xiàng)目萬噸級生產(chǎn)線再次進(jìn)行連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，順利制備出32噸高強(qiáng)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(shù)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(qiáng)度高、加工性好、阻燃持久等特性，在阻燃防護(hù)、公共安全、環(huán)保健康等眾多領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。

聯(lián)系方式：lihanyu@gt.cn（通用技術(shù)集團(tuán)）

6、鋼鐵材料領(lǐng)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(jī)理科學(xué)內(nèi)涵：通過研究強(qiáng)疲勞載荷、超高溫、極低溫、抗輻照、長時服役材料設(shè)計(jì)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(jìn)鋼鐵材料高效設(shè)計(jì)、低碳制造和精準(zhǔn)評價等技術(shù)，支撐高強(qiáng)韌、耐腐蝕、寬溫域等先進(jìn)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(lǐng)域的一次重大技術(shù)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(fù)雜形狀的材料進(jìn)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(jī)非金屬材料領(lǐng)域

多場耦合作用下玻璃形成過程中的弛豫機(jī)制科學(xué)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(guān)鍵，對玻璃基礎(chǔ)特性起到重要作用。科學(xué)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(rèn)知。揭示玻璃在不同外場因素下的馳豫機(jī)制，是明確玻璃本質(zhì)的核心關(guān)鍵，將促進(jìn)玻璃科學(xué)的巨大進(jìn)步，也為新型玻璃開發(fā)提供重要理論基礎(chǔ)。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(shè)計(jì)、新型熔化、超薄成型等一系列關(guān)鍵核心技術(shù)的研發(fā)、工程化與產(chǎn)業(yè)化，研制生產(chǎn)出眾多世界領(lǐng)先的玻璃新材料，實(shí)現(xiàn)全球高端玻璃技術(shù)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(tuán)由傳統(tǒng)建材企業(yè)向無機(jī)非金屬材料原創(chuàng)技術(shù)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(lǐng)域

固態(tài)電池正極材料表界面離子/電子傳輸協(xié)同機(jī)制與動態(tài)結(jié)構(gòu)演變規(guī)律科學(xué)內(nèi)涵：闡明表界面多場耦合下離子/電子協(xié)同傳輸機(jī)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(yīng)/應(yīng)力/相變驅(qū)動的界面劣化機(jī)理，突破固態(tài)電池共性界面離子通量低技術(shù)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(shù)，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程直接影響碳中和戰(zhàn)略實(shí)施進(jìn)程。五礦新能以超前戰(zhàn)略眼光錨定產(chǎn)業(yè)化核心痛點(diǎn)，提出的界面?zhèn)鬏敊C(jī)理課題直指制約全固態(tài)電池實(shí)用化的“卡脖子技術(shù)” - 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(guān)鍵技術(shù)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(lǐng)域

聚合催化體系與聚合物多級結(jié)構(gòu)作用機(jī)制科學(xué)內(nèi)涵：通過AI輔助多尺度建模，對新型催化體系設(shè)計(jì)、反應(yīng)路徑的動態(tài)解析和高分子鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、結(jié)晶行為與材料性能之間關(guān)聯(lián)機(jī)制的研究，結(jié)合材料基因組技術(shù)，構(gòu)建“化學(xué)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(guān)系傳遞規(guī)律，實(shí)現(xiàn)從分子、超分子到宏觀尺度的跨層級精準(zhǔn)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(jìn)“新材料提速工程”，推動煉化業(yè)務(wù)從傳統(tǒng)的“燃料”向“化工產(chǎn)品及有機(jī)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(diǎn)。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(yàn)分析。

聯(lián)系方式：science@cnpc.com.cn（中國石油）

10、核材料領(lǐng)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(jī)制行為模型科學(xué)內(nèi)涵：核電站長壽期（≥60年）運(yùn)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(xué)與結(jié)構(gòu)演化機(jī)理及老化效應(yīng)累積的影響仍不明確，需探索宏觀失效的關(guān)聯(lián)關(guān)系，開發(fā)部件材料服役行為模型，為核反應(yīng)堆堆芯結(jié)構(gòu)材料及核燃料包殼的設(shè)計(jì)及評價提供指導(dǎo)和支撐，為國產(chǎn)重要部件材料長壽期安全運(yùn)行提供理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

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(qiáng)國”并走向世界的國家名片。它是在我國30多年核電科研、設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上研發(fā)設(shè)計(jì)的，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代核電技術(shù)。中廣核研究院在“華龍一號”核反應(yīng)堆的研發(fā)設(shè)計(jì)中主要承擔(dān)了反應(yīng)堆堆芯與燃料設(shè)計(jì)工作。

聯(lián)系方式：qunjiapeng@163.com（中廣核）