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1、“材料基因工程关键技术与支撑平台”重点专项 2023年度项目申报指南、指南编制专家名单、 形式审查条件要求、“材料基因工程关键技术与支撑平台”重点专项2023年度项目申报指南依据国务院中国制造2025、科技部国家关键技术探讨报告（初稿）、工程院材料系统工程发展战略探讨一中国版材 料基因组安排询问报告、中科院实施材料基因组安排，推动我 国高端制造业材料发展、发展改革委、教化部、工业和信息化部、 中科院、工程院、食品药品监管总局材料基因工程重点专项建 议书等，科技部会同相关部门组织开展了国家重点研发安排材 料基因工程关键技术与支撑平台重点专项实施方案编制工作， 在此基础上启动“材料基因工程关键技术
2、与支撑平台重点专项” 2023年度项目，并发布本指南。本专项总体目标是：融合高通量计算（理论）/高通量试验（制 备和表征）/专用数据库三大技术，变革材料研发理念和模式，实 现新材料研发由“阅历指导试验”的传统模式向“理论预料、试 验验证”的新模式转变，显著提高新材料的研发效率，实现新材 料“研发周期缩短一半、研发成本降低一半”的目标；增加我国 在新材料领域的学问和技术储备，提升应对高性能新材料需求的拟支持项目数量：12项10 .基于高通量结构设计的稀土光功能材料研制探讨内容：构筑从材料结构组成计算预料稀土光功能材料发 光效率的理论建模和算法，建立稀土光功能材料高通量结构设计 和性能预料新方法，
3、通过理论计算和试验验证，探讨材料的微观、 介观结构对稀土光功能材料发光效率的影响规律，高通量筛选满 意应用新要求的稀土光功能新材料体系。在此基础上，通过全链 条的材料制备、性能表征优化及器件设计，重点研发适合半导体 激光干脆泵浦的新波段固体激光材料、高功率密度透亮荧光块体 材料和大尺寸优质稀土闪耀晶体探测模块。考核指标：实现打02级的并发式高通量计算，计算样品量 103；新波段固体激光材料：利用半导体激光干脆泵浦，室温工 作下连续激光输出斜率效率达到该波长激光运转机制理论极限效 率的60%以上，输出能量或功率高于现有材料水平或填补固体激 光应用空白；透亮荧光块体材料LED光源光效高于 1801
4、nVWlW/mm2；大尺寸优质稀土闪耀晶体探测模块：光产额 50000ph/MeV,能量辨别率V4%662keV、时间衰减V50ns； 申请独创专利10项以上。实施年限：不超过4年拟支持项目数：12项11 .高效催化材料的高通量设计制备及应用示范探讨内容：针对涉及国家可持续发展战略的重要领域（如石 油化工、新能源和环境治理等）的高效催化材料，通过高通量计 算和试验模拟验证，探讨催化材料成分结构及共性基元反应催化 机理，构筑从微观到宏观、从单元到多元的多尺度、多维度的理 论建模和算法，探讨成分一结构一性能构效关系，在宏观尺度上 建立从工艺到寿命的预料性理论，并构建专用数据库；在此基础 上发展出具
5、有自主学问产权的新型高效催化材料，并实现工业化 应用示范。考核指标：选择3-5类有重大应用需求的催化材料，实现 打。2级的并发式高通量计算，催化剂模型计算的样品量R05；实 现N128个/批次的规模组合式制备；建立催化剂专用数据库；开 发3类以上具有自主学问产权的高效催化材料，催化性能全面达 到同期同领域的国际先进水平，并实现工业规模装置上的应用示 范；申请核心独创专利或软件著作权10项以上。实施年限：不超过4年拟支持项目数量：12项12 .轻质高强合金集成计算与制备探讨内容：构建镁、钛等轻质合金专用高通量计算平台，实 现自动流程并发式计算，建立合金基础参数数据库，发展基于固 溶、团簇、析出相
6、、界面和晶体缺陷等基本单元强韧性设计的数 据挖掘技术和材料设计方法，开发加工过程多场耦合条件下微观 组织和工艺缺陷模拟技术，并建立性能预料模型，实现典型构件 成分设计、组织设计、工艺优化和使役性能评价的跨尺度集成计 算，研制出几种高性能合金。考核指标：实现三。2级的并发式高通量计算，计算筛选候 选材料样品数RO%发展3种以上新型高性能合金，相比同类合 金强度和伸长率提高20%,开发成本和周期降低20%；实现2种 以上典型构件从“设计一合金一工艺一组织一性能”的全流程集 成计算与仿真，并实现应用示范；申请核心独创专利或软件著作 权10项以上。实施年限：不超过4年拟支持项目数：2项（针对镁或钛等不
7、同种类的合金）13 .新型镁基高温合金组合设计与全流程集成制备探讨内容：综合利用新材料集成计算和制备方法，预料和验 证关键高温合金元素组合、合金相和晶体缺陷的形成和演化规律, 揭示困难成分高温合金提高承温实力和综合性能的成分和组织结 构因素；开发组织一应力一温度等多物理场耦合计算模型，建立 缺陷、变形限制与组织结构优化的集成限制系统；运用高通量计 算和试验方法，研制将来先进航空发动机及燃气轮机等航空航天 和能源领域须要的新一代高温合金。考核指标：开发出IO4级的高通量多通道并发式计算模型， 构建出高温合金高通量计算和评价的基本方法和数据库，建立典型结构件制备的多场耦合模型和全流程限制系统，新型
8、镁基高温 合金的承温实力比其次代高温合金提高50 以上。实施年限：不超过4年拟支持项目数：1 2项:、“材料基因工程关键技术与支撑平台”重点专项2023年度项目申报指南编制专家名单序号姓名工作单位职称/职务1谢建新北京科技高校教授2沈保根中国科学院物理探讨所探讨员3张国庆北京航空材料探讨院探讨员4徐坚中国科学院化学探讨所探讨员5黄艺东中国科学院福建物质结构探讨所探讨员6陈立东中国科学院上海硅酸盐探讨所探讨员7赖新春中国工程物理探讨院材料探讨所探讨员8翁端清华高校教授9李新创冶金工业规划探讨院探讨员10杨明理四川高校教授11曾小勤上海交通高校教授12段文晖清华高校教授13祁姣钢铁探讨总院探讨员1
9、4胡文彬天津高校教授三、“材料基因工程关键技术与支撑平台”重点专项形式 审查条件要求申报项目须符合以下形式审查条件要求。1 .举荐程序和填写要求（1）由指南规定的举荐单位在规定时间内出具举荐函。（2）申报单位同一项目须通过单个举荐单位申报，不得多 头申报和重复申报。（3）项目申报书（包括预申报书和正式申报书，下同）内 容与申报的指南方向基本相符。（4）项目申报书及附件按格式要求填写完整。2 .申报人应具备的资格条件（1）项目及下设任务（课题）负责人申报项目当年不超过 60周岁（1956年1月1日以后诞生）。（2）项目及下设任务（课题）负责人具有高级职称或博士 学位。（3）受聘于内地单位的外籍科
10、学家及港、澳、台地区科学 家可作为重点专项的项目（含任务或课题）负责人，全职受聘人 员须由内地受聘单位供应全职受聘的有效证明，非全职受聘人员 须由内地受聘单位和境外单位同时供应受聘的有效证明，并随纸 质项目申报书一并报送。（4）项目（含任务或课题）负责人限申报一个项目，973安 排（含重大科学探讨安排）、863安排、国家科技支撑安排、国家 国际科技合作专项、国家重大科学仪器设备开发专项、公益性行 业科研专项（以下简称“改革前安排”）在研项目（含任务或课题） 以及国家科技重大专项在研项目（含任务或课题）负责人不得申 报国家重点研发安排重点专项项目（含任务或课题）；项目主要参 与人员的申报项目和改
11、革前安排、国家科技重大专项在研项目总 数不得超过两个；改革前安排、国家科技重大专项的在研项目（含 任务或课题）负责人不得因申报国家重点研发安排重点专项项目 （含任务或课题）而退出目前担当的项目（含任务或课题）。安排 任务书执行期到2023年12月底之前的在研项目（含任务或课题） 不在限项范围内。（5）特邀咨评委委员及参与重点专项询问评议的专家，不 能申报本人参与询问和论证过的重点专项项目（含任务或课题）; 参与重点专项实施方案或本年度项目指南编制的专家，不能申报 该重点专项项目（含任务或课题）。（6）在担当（或申请）国家科技安排项目中，没有严峻不 良信用记录或被记入“黑名单”。（7）中心和地方
12、各级政府的公务人员（包括行使科技安排 管理职能的其他人员）不得申报项目。3 .申报单位应具备的资格条件(1)是在中国境内登记注册的科研院所、高等学校和企业等法人单位，政府机关不得作为申报单位进行申报；(2)注册时间在2023年3月31日前；(3)在担当(或申请)国家科技安排项目中，没有严峻不良信用 记录或被记入“黑名单”。快速反应和生产实力；培育一批具有材料研发新思想和新理念， 驾驭新模式和新方法，富有创新精神和协同创新实力的高素养人 才队伍；促进高端制造业和高新技术的发展，为实现“中国制造 2025”的目标做出贡献。本专项的主要探讨内容是，构建高通量计算、高通量制备与 表征和专用数据库等三大
13、示范平台；研发多尺度集成化高通量计 算方法与计算软件、高通量材料制备技术、高通量表征与服役行 为评价技术，以及面对材料基因工程的材料大数据技术等四大关 键技术；在能源材料、生物医用材料、稀土功能材料、催化材料 和特种合金等支撑高端制造业和高新技术发展的典型材料上开展 应用示范。专项共部署40个重点探讨任务，实施周期为5年。根据分步实施、重点突破的原则，2023年度在材料基因工程 关键技术和验证性示范应用中启动13个探讨任务。全部项目均应整体申报，须覆盖全部考核指标。各项目所列 考核指标，除独创专利和软件为预期性指标外，其余指标均为约 束性指标。全部任务探讨均必需突出高通量计算/高通量制备/高
14、通量表征与评价的特点，其中任务613的探讨还必需体现从应 用基础探讨、关键技术研发到规模制备的全链条、协同创新探讨 的特点。全部探讨项目结题验收前，均须进行数据汇交。每个项目设1名项目负责人，项目下设课题数原则上不超过 5个，每个课题设1名课题负责人，课题担当单位原则上不超过5个。对于企业牵头的应用示范类任务，其他经费（包括地方财政 经费、单位出资及社会渠道资金等）与中心财政经费比例不低于 1： lo1 .多尺度集成化高通量计算模型、算法和软件探讨内容：探讨高通量多尺度材料模拟的建模方法，开发适 用于高通量计算的高置信和协同式多尺度模拟算法，包括大尺度 体系电子结构算法，多尺度动力学算法，电子
15、一声子一离子协同 输运算法，微观一介观一宏观耦合算法等，发展以第一性原理为 基础的量子力学一热力学一动力学一宏观力学高通量集成算法理 论和软件，在并发式作业间“关联”技术上取得突破，在热电材 料、核材料和单晶高温合金等方面开展验证性应用。考核指标：研制出具有自主学问产权的、集成作业数达到103 量级的高通量并发式集成计算软件系统（对应于相等数量级的化 学组分、结构及其工艺条件的改变），部署于超级计算中心，实现 对所开发/建设高通量计算软件系统的开放、共享；针对23种 典型材料实现大规模、多尺度、集成化的高通量计算，提出组合 优化设计方案；申请软件著作权5项以上。实施年限：不超过5年拟支持项目数
16、：12项2 .大尺寸组合芯片材料制备新装备、快速筛选新方法与关键技术探讨内容：开展面对实际应用的大尺寸、高密度材料阵列高 通量制备新方法、关键技术和新装备探讨，阐明化学组分与结构 连续或准连续分布薄膜或分立阵列高通量制备的科学原理，建立 面对困难体系材料高通量制备的成分与组织结构限制方法，研发 具有自主学问产权的大尺寸薄膜或分立阵列高通量制备新技术与 新装备，实现材料高通量可限制备和优化筛选，在典型材料中开 展验证性应用。考核指标：组合芯片材料样品单元密度N200/mm2（物理法） 或样品单元数N100个（化学法）；开发出具有自主学问产权的高通 量材料制备样机2台套以上，样机的可控化学组分不少
17、于3种， 并在3种以上典型材料中获得验证；申请核心独创专利10项以上。实施年限：不超过5年拟支持项目数：12项3 .高通量块体材料制备新方法、新技术与新装备探讨内容：开展成分和组织结构可控的高通量块体材料制备 新方法及其科学原理的探讨，开发高效制备具有不同微区成分、 相结构和组织的块体材料新技术，研制具有自主学问产权的新装 备，在典型的高性能材料中获得应用，验证其高效性、经济性、 牢靠性和加速获得材料成分一相一组织一性能关系的实力，显著 提高新材料探讨开发和应用的效率。考核指标：同步合成的多组分（N3种）块体材料样品单元N100个，样品单元适用于表征检测的性能N3个；与传统块体材料制备 方法相
18、比，速度提高倍数与费用降低倍数比值N10,样品单元性 能误差30%；开发2台套以上高通量制备装备或样机，并在3 种以上典型材料中获得验证应用；申请核心独创专利5项以上。实施年限：不超过5年拟支持项目数：12项4 .材料成分一组织结构一性能的高通量表征技术探讨内容：探讨材料微观基本单元、介观材料、宏观材料与 实际材料的高通量表征与筛查的新原理和新方法，发展材料在合 成与相变过程中的高通量表征技术，突破材料高通量表征以及材 料空间位置统计映射表征等关键技术，建立材料成分、组织、性 能与工艺间的相关性，开发基于离散三维成像、高通量原位统计 表征、局域原子序或分子织态和同步辐射衍射原位试验的表征新 技
19、术和新装备。考核指标：高通量表征尺度从微观的nm到宏观的cm级；每 批次表征样品数/数据点大于100；建立成分一组织结构一性能映 射相关性模型，模型维度不少于3维，可表征成分及相不少于10 种；结合同步辐射的高通量表征技术的表征时间V5s/样品；开发 2种以上具有自主学问产权的材料高通量表征新装置，申请核心 独创专利10项以上。拟支持项目数：12项5 .材料基因工程专用数据库和材料大数据技术探讨内容：以支撑材料基因工程探讨为目标，开展多层次跨 尺度材料设计、高通量试验验证与表征专用数据库架构探讨；开 展材料困难异构数据整合、管理与共享技术探讨和标准规范建设, 研发高通量计算、高通量试验与表征数
20、据的高效处理与加工技术; 运用云计算、大数据和机器学习等先进技术，开展多尺度材料计 算与试验数据的关联分析、材料组织结构的高精度图像处理、非 结构化数据挖掘等探讨；建成有效支撑材料基因工程探讨的专用 数据库。考核指标：建成材料计算、试验与表征等困难异构数据有机 融合的材料基因工程专用数据库，可存储专题数据100万条以上, 主要操作平均响应时间3秒以内，整合材料基因工程相关数据10 万条以上，实现开放共享；形成6项以上材料数据管理与服务标 准规范；突破4项以上材料高通量计算、试验与表征数据的高效 处理与加工技术，3项以上材料数据分析与挖掘技术，并获得应 用；申请核心独创专利或著作权登记10项以上
21、。实施年限：不超过5年拟支持项目数：12项6 .基于材料基因工程的新型固态二次电池材料探讨探讨内容：针对下一代固态电池关键材料开发，建立描述电 子一声子一离子输运及储存的理论和计算方法，发展高通量计算 方法及软件平台；计算筛选优化适用于固态电池的高能量新型正 极材料、二维电极材料、高离子电导率固态电解质等备选材料， 通过大数据分析获得构效关系；发展高通量制备、表征、测试平 台，对备选材料进行原理验证；基于优化材料，研制高性能固态 原理电池，完成综合测试；开发出新一代高性能固态二次电池样 机，通过样机考核，推动电动汽车或者相关产业的发展。考核指标：实现RO2级的并发式高通量计算，计算样品量RO，
22、, 筛选出3种以上材料体系；实现264个/批次的规模组合式制备及 测试；采纳新材料体系研制一种以上lOAh级固体电池，能量密度 高于800Wh/L,实现0.5C以上倍率充放电，充放电循环次数大于 2000次，容量衰减不高于20%；申请核心独创专利5项以上。实施年限：不超过4年拟支持项目数：12项7 .环境友好型高稳定性太阳能电池材料探讨内容：利用材料基因工程思想，筛选元素及原材料，研 发一类组成元素储量丰富、毒性低、稳定性高、具备优异半导体 性质、效率更高的新型薄膜太阳能电池汲取层材料，设计出长电 子一空穴扩散长度的无机非铅钙钛矿材料；采纳高通量技术合成 筛选的新材料，并探讨其理化性质（汲取光
23、谱/带隙/电子一空穴 扩散长度）及在光照下的温湿度稳定性，研发出新一代太阳能电 池材料，降低太阳能发电成本并具备推广应用潜力。考核指标：选择3种以上材料体系，实现力。2级的并发式高 通量计算，计算的样品量N104；实现N128个/批次的规模组合式制 备；在-30温度70、5%湿度90%的环境中，实现在标准 太阳光(AM 1.5 lOOmW/cn?)照耀下，面积为l.Ocmx 1.0cm太阳 能电池器件转化效率15%；加速试验下连续光照1000小时，保 持80%效率；申请核心独创专利5项以上。实施年限：不超过4年拟支持项目数：12项8 .基于材料基因工程的组织诱导性骨和软骨修复材料研制探讨内容：
24、探讨适用于可诱导组织再生的骨和软骨修复材料 及其服役环境的理论模型、计算方法和设计软件，发展高通量制 备、表征和评价技术；利用高通量计算和试验方法，探讨材料诱 导组织再生的分子机制和材料的成分一结构一功能之间的构效关 系，建立生物材料计算设计牢靠性的验证评价体系和相关标准； 构建较为完备的骨和软骨修复材料的结构、性能和服役参数数据 库，研发高性能新型骨和软骨诱导性材料及产品，应用于临床。考核指标：实现RO2级的并发式高通量计算，计算筛选候选 材料数N104,材料制备和表征实现N100样品数/批次，申请核心独 创专利和软件著作权10项以上;建立骨和软骨修复材料专用数据 库。研发2种以上具有自主学
25、问产权的骨和软骨修复材料，完成临床探讨，申请产品注册证；骨诱导人工骨植入骨缺损部位1月 内新骨起先形成，半年达到自然骨强度的80%左右；软骨诱导性 支架材料可原位诱导形成软骨组织，修复缺损部位直径大于 10mm,术后半年修复缺损。实施年限：不超过5年拟支持项目数：1 2项9 .基于材料基因工程的高丰度稀土永磁材料探讨探讨内容：开展高丰度稀土永磁材料的微磁学、相场模拟和 热力学计算等高通量计算和试验探讨，研制出新型多主相稀土金 属间化合物永磁材料，阐明相关系和成相规律，建立多主相稀土 永磁材料成分、组织结构与性能的数据库；探讨多主相稀土永磁 材料的内禀磁性设计与可限制备，以及与高丰度混合稀土元素组 合和分布的关系，优化材料的永磁性能，实现产业化，在削减对 环境污染的同时实现稀土资源的高效、平衡和高值利用。考核指标：选择3类以上有重大应用需求的高丰度稀土永磁 材料，微磁学、相场模拟和热力学计算通量之1。2,样品量打04； 实现N100个/批次的规模组合式制备；开发3类以上具有自主学 问产权的高丰度稀土永磁材料，实现磁能积在5MGOeV (BH) max 50MGOe范围可调，并实现产业化；申请核心独创专利 10项以上。