日前，“十三五”首批3個重大項目指南公布，其中材料就占了倆：二維石墨炔可控制備與性質、高性能構件材料-結構-一體化設計與制造。前者將獲得不超過1700萬資助，后者獲得不超過1500萬的資助。

    以下是2個材料重大項目指南內容：

    二維碳石墨炔可控制備與性質

    合成、分離新的不同維數碳同素異形體是過去二三十年物質科學領域的研究焦點，科學家們先后發現了三維富勒烯、一維碳納米管和二維石墨烯等新的碳同素異形體，這些材料均成為了國際學術研究的前沿和熱點。石墨炔作為具有中國自主知識產權的新材料，在國際上 產生重要影響，正在形成一個新的研究領域。本重大項目將通過深入研究二維碳石墨炔新的合成方法學、大面積高質量石墨炔單層膜、少數層薄膜的可控生長新方法、建立適合二維石墨炔單層膜和體材料表征的新方法，以及石墨炔物理、化學新性質等，取得一系列具有重要影響、具有我國自主知識產權的成果，形成有特色的研究體系，引領國際上該領域的發展。

    一、科學目標

    本項目擬選擇建立有特色的表征與計算機模擬的新方法指導石墨炔性質與功能研究，以獲得高質量石墨炔少數層薄膜及單層石墨炔薄膜生長為突破點，理解石墨炔的本征性質，并在化學修飾和摻雜研究的基礎上拓展石墨炔的基礎和應用研究，實現如下科學目標：建立高 質量二維碳石墨炔基材料大面積、高取向薄膜的可控制備方法學；實現二維碳石墨炔單層膜的可控合成及原子相分辨結構探測；研究二維碳石墨炔材料的能帶與結構調控機制、性質與應用；發展二維碳石墨炔的模擬、表征與理論計算的方法。通過上述研究推動石墨炔科 學研究的快速發展。

    二、研究內容

    發展石墨炔高效、低成本、重復性好的合成方法和可控石墨炔大面積薄膜的生長和自組裝新技術，獲得宏量石墨炔體材料和大面積、高質量、厚度以及層數可調的石墨炔薄膜；探索制備單層石墨炔薄膜的可控生長新方法和技術。

    二維碳石墨炔的模擬、表征與理論計算發展和利用第一性原理和分子動力學計算理論模擬方法研究并揭示石墨炔的形成和生長機理及其規律，指導設計和優化合成反應及新性質、新功能研究，實現對單層石墨炔薄膜和少數層石墨炔結構、電子結構、微區結構以及單層石 墨炔本征物理和化學性質的模擬計算和表征。

    二維碳石墨炔動態過程研究

    研究二維石墨炔有序結構中載流子、能量以及光子的轉移和傳輸過程，探索在復雜、極端化學反應下物質演變的過程和規律（包括結晶化、有序化等），闡明二維石墨炔的化學結構、電子結構和聚集態結構對其性能的影響，揭示二維石墨炔及其聚集態的形成機理、生長 機制和動力學過程。

    石墨炔的功能化

    發展重復性好、可大尺寸組裝高有序、高取向石墨炔薄膜和聚集態結構的新技術和新方法，研究二維石墨炔小尺寸、不同維數的新效應，探索石墨炔新應用；發展石墨炔基復合材料，研究石墨炔基復合材料表面和界面微結構，實現對其結構和功能的調控。

    三、申請注意事項

    （1）申請書的附注說明選擇“二維碳石墨炔可控制備與性質”（以上選擇不準確或未選擇的項目申請不予受理）。

    （2）申請人申請的直接費用預算不得超過1700萬元/項（含1700萬元/項）。

    （3）本項目由化學科學部負責受理。

    高性能構件材料-結構一體化設計與制造

    高性能構件多服役于苛刻環境，一般具有超強承載、極端耐熱、超高精度、超輕量化和高可靠性等特性，是高超飛行器、運載火箭、軌道空間站和核聚變裝置等重大裝備的核心組成部分。受材料、結構和工藝等多重因素的耦合影響，高性能構件設計與制造目前存在以下 三方面問題：一是由于材料分布和多尺度結構特征對構件性能的耦合影響規律復雜，導致構件材料與結構匹配的性能設計困難；二是由于傳統設計方法和制造工藝的約束，導致復雜構件整體制造困難；三是由于缺乏構件精確成形調控方法，需反復試錯，造成高性能目標 控制困難。

    材料-結構一體化設計與制造是解決上述問題的有效途徑。通過材料與結構的匹配優化設計，從宏微多尺度發掘材料與結構潛力，突破現有設計極限；采用增/減/等材復合制造，探索復雜構件整體制造新方法；強化梯度材料組織與多尺度結構的形性協調，實現構件性能的精確調控。開展相關領域基礎研究可促進材料、力學、信息與機械學科交叉，發展和豐富材料結構一體化設計與制造內涵，并為航空航天等領域國家重大裝備需求提供基礎理論保障。

    一、科學目標

    以航空航天典型高性能復雜構件為研究載體，探明多尺度結構與構件性能的映射規律，揭示材料組織演化與結構變形的交互作用機制，探索材料結構一體化復合制造原理，形成材料結構一體化設計與制造基礎理論，實現高性能復雜結構的整體制造。

    二、研究內容

    研究苛刻服役環境下高性能構件宏微多尺度性能表征建模及材料結構與性能的映射規律，建立宏微結構構型與材料分布的跨尺度拓撲優化設計新方法。

    多材料結構逐點/逐域控制的增材制造

    研究成形過程熔池的表/界面行為和多材料、多尺度結構的界面問題，揭示界面應力的局部能場調控機理，實現材料結構的形性協調。

    異質材料構件的界面行為與結構精確制造研究異質材料疊層制造中宏細觀界面特征形成和幾何誤差傳遞規律，探索復合制造過程的調控策略，實現高性能構件幾何特征與性能的同步精確制造。

    材料組織演化與結構變形的精確調控

    研究高性能構件材料組織演化與結構變形的耦合機理，揭示外加能場對構件材料組織和變形的影響規律，實現多場耦合作用下結構變形協調與性能的精確調控。

    高性能構件整體制造新原理與新裝備

    基于材料-結構一體化設計與制造新方法，探索與驗證典型構件整體制造新原理、新工藝與新裝備。

    三、申請注意事項

    （1）申請書的附注說明選擇“高性能構件材料-結構一體化設計與制造”，申請代碼1選擇E0508（以上選擇不準確或未選擇的項目申請將不予受理）。

    （2）申請人申請的直接費用預算不得超過1500萬元/項（含1500萬元/項）。

    （3）本項目由工程與材料科學部負責受理。