日前，國家自然科學基金委公布了39個十三五”第二批重大項目指南。小編整理了其中材料類項目。

  以下是各項目的目標和研究內容

項目名稱：面向精細化學品高效合成的均相催化氧化還原過程

科學目標：項目以重要的均相催化氧化還原反應選擇性調控為核心，聚焦均相催化烴類化合物氧化、氫化、氫羰化反應中的關鍵科學問題，從分子水平揭示氧化還原過程中電子轉移、化學鍵的斷裂和重組規律，發現若干催化氧化還原新反應，豐富和發展氧化還原反應相關理論；創制高效催化新體系，合成重要精細化學品，爭取1-2條技術路線的工業應用，實現從催化劑創制到應用技術的突破；促進催化氧化和催化還原反應研究的深度融合，形成一支國際上有重要影響的研究隊伍，提升我國相關領域的研究水平和競爭力。

研究內容

1：烴類氧化還原反應的機制和調控。

針對若干重要的均相氧化還原反應，研究氧化、還原試劑與金屬催化劑的作用和轉化模式，探索催化循環中自由基等活性中間體與有機金屬物種之間的電子轉移過程，闡述催化體系中配體和中心金屬對電子轉移的影響因素，揭示化學鍵的形成機制和反應選擇性控制規律，提出新策略、新理論，發展新的基元反應。

2：烴類氧化還原的新催化體系。

針對烴類化合物的均相催化氧化、氫化、氫羰化等反應中化學鍵斷裂重組過程，發展骨架新穎、結構與電子效應可調的新型配體和催化劑，探討氧化、還原反應催化劑的內在關聯性，揭示催化劑的結構與氧化還原活性、選擇性的關系，實現催化劑對氧化還原過程的精準調控，發展高效、高選擇性、高穩定性的氧化還原新催化體系。

3：烴類選擇性氧化。

針對烷烴、芳烴氧化過程中的選擇性控制問題，發展均相催化氧化新方法，探索氧化-還原循環作用機制，設計新型廉價催化劑。以空氣、氧氣、雙氧水等綠色氧化劑，實現烷烴、芳烴的高效高選擇性氧化，爭取在1-2種醛、酸類精細化學品的生產新技術上取得突破。

4：烯（炔）烴氫羰化和酯氫化。

針對烯（炔）烴氫羰化和酯類化合物氫化過程中存在的催化劑效率低、穩定性差和使用貴金屬等瓶頸問題，研究催化劑穩定性和金屬-氫物種高活性之間的平衡，發展能夠同時催化烯、炔異構化和氫羰化的催化劑，以及高活性廉價金屬催化劑。在催化劑結構創新和效率突破的基礎上，發展新一代有工業應用前景的催化烯（炔）烴氫羰化和酯氫化體系。

項目名稱：準二維體系中的高溫超導態和拓撲超導態的探索

科學目標：基于準二維超導體系，構筑、發現、研究、調控高溫超導與拓撲超導體系。通過實現有判定性的可控實驗，為解決高溫超導電性機理問題提供明確的實驗判據；發現新的準二維超導體系、提高轉變溫度、揭示超導界面增強的機制, 從而促進對高溫超導電性的理解和應用；深入了解基于準二維超導的馬約拉那費米子，并實現其編織、融合等操縱，為實現拓撲量子計算提供科學支撐。

研究內容

1：高溫超導的機理研究。

構筑并直接測量高溫超導核心單元的本征電子結構和超導能隙結構，深入研究雜質效應、準粒子干涉效應和同位素效應，厘清贗能隙機理和超導配對對稱性。

2：界面超導增強機制的研究。

研究界面處的應力、聲子、電子關聯等因素對界面超導電性的影響，得到界面超導電性增強的明確機理，并設計新界面，有效提高超導轉變溫度。

3：新準二維超導體系的探索。

發現新的準二維超導體系，獲得其中高溫超導電性的直接證據。獲得新的超導和拓撲材料界面體系以及拓撲超導體系，獲取研究馬約拉那費米子的理想體系，并探索高溫拓撲超導轉變。

4：馬約拉那費米子的編織和融合。

操控磁通渦旋位置。通過移動和擺放磁通渦旋來進行馬約拉那費米子的編織和融合，并研究編織帶來的影響，探索制備第一個拓撲量子比特。

項目名稱：無序合金的塑性流動與強韌化機理

科學目標：針對非晶合金和高熵合金兩類典型無序合金材料，圍繞“無序-塑性-強韌化”這一核心主線，從力學、物理和材料多學科交叉融合的角度開展系統深入的研究，揭示在拓撲/化學無序合金系統中塑性流動基本事件的物理起源及其跨時空尺度的演化動力學規律；發展計及無序時空演化效應的無序合金非平衡塑性流動本構理論與變形局部化剪切帶理論，澄清流動不穩定機理；闡明無序合金強韌化的結構起源和力學機制，實現基于無序時空調控的高強韌無序合金材料設計與研發。本研究將豐富和發展金屬塑性理論，為金屬材料強韌化研究提供新思路、新理論和新方法，顯著提升我國固體力學與材料物理交叉領域的創新能力，形成一支在無序合金塑性流動和強韌化方面具有國際一流水平的研究隊伍。

研究內容

1：無序合金的微觀流動事件及其時空演化動力學。

通過深度解析無序合金在不同時間和空間尺度下的流變規律和現象，揭示其在外部力場作用下發生塑性流動的微觀基本事件的結構起源、能量特征及分布規律；進而結合時間/頻率和空間/波矢兩個維度，研究微觀流動事件在無序系統中的涌現機制、時空演化動力學規律和相互作用圖像，以及與材料宏觀力學性能的關系。

2：無序合金的塑性本構理論與流動不穩定機制。

基于微觀流動事件的時空演化規律，構筑無序合金的塑性事件激活自由能圖譜，建立計及無序時空演化效應的無序合金非平衡塑性流動本構理論與變形局部化剪切帶理論；發展時空多尺度的實驗技術和模擬方法，闡明塑性流動不穩定、動態剪切敏感性的結構起源與力學機制。

3：無序合金強韌化的結構起源與結構-力學性能關聯。

通過發展原位加載多尺度表征技術，揭示無序合金在形變、相變過程中微觀結構的動態響應行為規律和耦合機制；澄清無序合金強度、塑性和韌性的結構起源，建立其工藝-本征結構-力學性能關聯；提出基于無序時空結構調控的強韌化途徑，建立一個以拓撲無序-化學無序-強韌性三位一體的統一強韌化理論，開發新型高強韌無序合金及其復合材料。

項目名稱：基于薄帶連鑄亞快速凝固的非平衡相變與組織一體化調控

科學目標：以鋁合金為主要研究對象，圍繞基于薄帶連鑄輕合金亞快速凝固的非平衡相變與組織一體化調控的重大科學需求，解析薄帶連鑄短流程工藝下凝固-變形-相變的關聯及組織的遺傳性演化規律，明確目標組織強韌化與服役性能最優化調控機理，獲得材料組織及性能最優化的一體化調控理論基礎，推動薄帶連鑄工藝相關理論的發展，從而實現以鋁合金為主的輕合金材料的靶向式設計及綜合性能明顯提升。

研究內容

1：基于薄帶連鑄的全（短）流程一體化設計與制造基礎。

研究薄帶連鑄過程的裝備及制造基礎，闡明亞快速凝固組織特征及其調控的工藝基礎，明確凝固組織的變形特性、后續相變特性及組織調控方法；以非平衡凝固組織為基礎，建立全（短）流程組織調控與工藝的耦合設計方法，實現裝備、工藝與材料的一體化設計。

2：薄帶連鑄熔體結構、亞快速凝固行為與過飽和固溶組織調控。

研究薄帶連鑄熔體結構、亞快速凝固行為與組織演化，揭示合金熔體性質對晶體生長及第二相析出的影響規律，建立熱-力耦合作用下亞快速凝固過程的過飽和固溶組織形成與演化機制及溶質分布調控方法，揭示薄帶連鑄非平衡相變中高均勻性細晶組織的形成條件與調控機制。

3：基于熱/動力學相關性的非平衡相變組織預測。

研究薄帶連鑄涉及合金的液-固相變路徑，建立耦合非平衡凝固效應的多尺度組織預測框架，確定達到目標組織(性能)的工藝參數，揭示凝固微觀組織、力學性能與工藝涉及相變的熱力學驅動力、動力學能壘的理論關聯。

4：材料強韌化與服役性能最優化調控微觀組織狀態。

研究薄帶連鑄全（短）流程工藝下材料組織的多尺度結構特征，通過闡明材料強韌化機理與服役性能最優判據及其斷裂特性，建立工藝-組織-性能關聯，并基于性能最優化提出微觀組織設計與控制原則。

項目名稱：銻化物低維結構中紅外激光器基礎理論與關鍵技術

科學目標：銻化物中紅外激光器研制面臨多元化合物材料外延技術、器件構型及制備工藝等一系列難題。本項目擬重點研究2-4微米波段銻化物半導體激光器能帶理論，探索基于輕重空穴與自旋軌道耦合結構的器件設計新方案；研究外延材料表面、界面、應變、合金以及缺陷等精細結構的形成機制，發展紅外光學特性、輸運特性和高精度結構特性等綜合表征方法；發展綜合光場、電場及熱場特性的激光器理論模擬方法，突破制約激光器輸出功率、線寬、邊模抑制比和光束質量性能的技術瓶頸，掌握銻化物低維結構中紅外激光器的制備技術。

研究內容

1：銻化物低維結構材料物理研究。

采用AlGaInAsSb多元材料體系構建銻化物半導體特有的I型和II型量子阱能帶結構，研究載流子輸運和躍遷復合機制。研究量子阱結構能帶帶階、輕重空穴和自旋軌道耦合能態的優化方案，有效抑制I型量子阱有源區載流子泄露，提升II型量子阱有源區載流子耦合效率、抑制非輻射復合，增強載流子隧穿注入幾率。

2：銻化物低維材料外延生長及單元器件制備。

研究AlGaInAsSb多元異質結材料外延生長中各元素交叉互混抑制方法；研究針對多元合金中V族元素組分精確配比和控制方法；研究III族元素對異質結界面態制約機理和精確控制技術；研究高精度摻雜元素的熱運動規律、及其濃度和區域精確控制方法。預期獲得高發光效率的2-3微米量子阱和3-4微米帶間級聯低維材料。實現2-3微米量子阱激光器室溫連續單管輸出功率>1.5W，3-4微米帶間級聯激光器室溫連續單管輸出功率>0.1W。

3：銻化物激光器組件關鍵制備技術與測試。

研究銻化物材料與化學物質反應過程、表面物理化學性能對器件光電特性的制約機理，探索實現器件表面和端面淀積介質膜和金屬膜的精確控制技術；研究激光器陣列熱處理封裝結構的優化和制備技術。預期實現2-3微米波段激光器陣列輸出功率>150W； 3-4微米波段巴條輸出功率>1W；單模激光器室溫連續輸出功率>2mW，邊模抑制比（SMSR）>30dB。

4：光纖耦合單模大功率銻化物激光器組件研制。

研究銻化物激光器結構的電場、光場、熱場與應力場的測試方法，和激光器單元及其陣列輸出信號的物理表征方法；研究實時快速標定激光強度、光束質量等核心指標的檢測方法，特別是中紅外激光窄線寬、短脈沖信號的準確提取方法；研究光泵碟型激光器的結構優化、陣列光束整形及光纖耦合輸出技術。預期實現1.95微米大功率單模激光器，室溫連續輸出功率>500mW，線寬<0.1納米；實現200微米光纖耦合激光器模塊，室溫連續輸出功率>30W，光束質量BPP <12毫米*毫弧度。

項目名稱：大飛機子午線輪胎先進復合材料及結構的設計與制造基礎研究

科學目標：建立高頻高應力寬溫域條件下橡膠復合材料的研究新方法，發展大飛機子午線輪胎結構-材料性能-材料微觀結構跨尺度設計理論與方法，揭示高頻高應力寬溫域條件下橡膠復合材料的微觀結構演化與性能的關系、瞬時高速高沖擊載荷下橡膠復合材料的摩擦磨損和燒蝕老化機理，以及大飛機子午線輪胎多材多層界面的失效機制等規律，發展大飛機子午線輪胎各部件不同特殊性能要求的系列橡膠復合材料新制備技術，研制達到我國適航標準的大飛機子午線航空輪胎，在大飛機子午線輪胎設計理論和關鍵橡膠材料技術方面取得重大突破，使我國在該領域的研究水平和研究隊伍居國際前列。

研究內容

1：高頻高載荷寬溫域下輪胎橡膠復合材料的跨尺度模擬及設計方法。

發展分子和介觀尺度模擬技術，研究高頻高應力寬溫域條件下橡膠復合材料的微觀結構演化，建立從橡膠復合材料微觀結構到輪胎宏觀結構的跨尺度模擬及設計方法，形成先進的自有設計理論體系。

2：苛刻動態條件下橡膠復合材料的微觀結構演變與非線性粘彈機制。

建立高頻高應力寬溫域條件下橡膠納米復合材料的粘彈性表征及微觀結構、性能演化同步測試新方法，研究復雜苛刻外場條件下橡膠復合材料的多尺度網絡結構演變過程以及非線性粘彈性與力-熱交互耦合行為。

3：瞬時高速高沖擊載荷下橡膠復合材料的摩擦及燒蝕老化機理。

建立高速高沖擊載荷條件下橡膠復合材料摩擦磨損的研究方法，研究大飛機輪胎橡膠復合材料的摩擦生熱及燒蝕老化機理，探索橡膠材料抗燃燒、抗磨、抗老化的新方法。

4：大飛機子午線輪胎多材多層界面調控及加工制造方法。

建立高速高沖擊載荷下多材多層橡膠復合材料界面粘合的研究方法，研究復雜苛刻外場條件下大飛機子午線輪胎多材多層界面的應力傳遞與失效機制，發展納米填料增強、纖維增強橡膠復合材料的界面調控及設計制備新方法，研究高填充納米填料混合分散、內襯層微納共擠、多材疊層組裝及共交聯等加工制造方法。

項目名稱：鈣鈦礦材料多功能原理及其耦合新效應

科學目標：致力于揭示鈣鈦礦多功能耦合材料的設計原理，發展出幾種具有磁電、鐵電-光電等多功能耦合的新材料；在多功能耦合材料的可控制備、結構調控、多功能耦合新效應等方面取得突破；設計并開發出諸如多態、非易失、超快、低功耗信息安全存儲以及高效光功能耦合原型器件。形成具有我國獨立知識產權的鈣鈦礦多功能耦合材料設計理論、制備技術和原型器件構筑的支撐體系，提升我國在相關領域的自主研發能力和學術影響力，并建設一支創新能力強、多學科交叉且具有充分國際競爭力的研究隊伍。

研究內容

1：多功能耦合原理與新效應探索。

利用多尺度計算模擬，從原子尺度、介觀尺度研究鈣鈦礦基體系中多自由度（包括自旋-軌道-電荷-晶格）關聯作用原理，探索鈣鈦礦多功能耦合材料設計與多場調控新方法、新效應，揭示調控機制和動力學過程，探索新型拓撲疇結構的磁電調控等。

2：單相室溫磁電耦合新材料設計、制備及性能調控。

從對稱性演化、氧八面體傾轉與疇結構調控出發，研究單相室溫磁電耦合新材料設計原理、制備與結構性能調控；通過對材料的固溶體設計與對稱性調控、以及基于新原理/新機制的新材料體系探索，研制出具有大極化強度、強磁電耦合效應的單相室溫磁電耦合材料。

3：磁電耦合異質結與信息存儲原型器件。

探索磁電耦合薄膜和異質結構可控生長工藝；研究界面電荷-自旋-軌道再分布以及局域結構-成分變化對磁電耦合性能的影響并揭示其調控機理；發展具有電控磁、憶阻等先進功能的信息存儲原理，構建超快、低功耗、非易失、多態信息安全存儲原型器件。

4：鐵電半導體新材料與光能源原型器件。

立足于多尺度計算與實驗相結合的方法，發展鐵電半導體中鐵電極化與載流子傳導之間共存、競爭與耦合的微觀理論；開發鐵電光電化學過程的微區表征技術，闡明其微觀過程調控新方法；設計并制備新型鐵電半導體材料（含鐵電/半導體異質結構），構建高效光電能源轉換原型器件。

更多內容請參考：國家自然科學基金委員會關于發布“十三五”第二批重大項目指南及申請注意事項的通告