為落實國務院《中國制造2025》、《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》等提出的任務，國家重點研發(fā)計劃啟動實施“材料基因工程關鍵技術與支撐平臺”重點專項。根據本重點專項實施方案的部署，現發(fā)布2018年度項目咨詢指南。

本重點專項的總體目標是：圍繞新材料“研發(fā)周期縮短一半、研發(fā)成本降低一半”的戰(zhàn)略目標，融合高通量計算（理論）/高通量實驗（制備和表征）/專用數據庫等關鍵技術，變革材料研發(fā)理念和模式，實現新材料研發(fā)由“經驗指導實驗”的傳統(tǒng)模式向“理論預測、實驗驗證”的新模式轉變，顯著提高新材料的研發(fā)效率，增強我國在新材料領域的知識和技術儲備，提升應對高性能新材料需求的快速反應和生產能力；培養(yǎng)一批具有材料研發(fā)新思想和新理念，掌握新模式和新方法，富有創(chuàng)新精神和協(xié)同創(chuàng)新能力的高素質人才隊伍；促進高端制造業(yè)和高新技術的發(fā)展，為實現“中國制造2025”的目標做出貢獻。

本重點專項的主要研究內容是：構建高通量計算設計、高通量制備與表征和專用數據庫等三大協(xié)同創(chuàng)新平臺；研發(fā)多尺度集成化高通量計算方法與計算軟件、高通量材料制備技術、高通量表征與服役行為評價技術，以及面向材料基因工程的材料大數據技術等四大關鍵技術；在能源材料、生物醫(yī)用材料、稀土功能材料、催化材料和特種合金等支撐高端制造業(yè)和高新技術發(fā)展的典型材料上開展驗證性示范應用。共部署40個研究任務，專項實施周期為5年（2016-2020年）。

2016年本重點專項在材料基因工程關鍵技術和驗證性示范應用方向已啟動13個研究任務的14個項目。2017年本重點專項在材料基因工程關鍵技術和驗證性示范應用方向已啟動16個研究任務的19個項目。2018年，在材料基因工程關鍵技術、驗證性示范應用、新技術和新材料探索，以及協(xié)同創(chuàng)新示范平臺建設等方向啟動11個研究任務，擬支持11-22個項目，擬安排國撥經費總概算為2.20億元。驗證性示范類項目（指南3），如企業(yè)牽頭，須自籌配套經費，配套經費總額與國撥經費總額比例不低于1：1。協(xié)同創(chuàng)新平臺建設類項目（指南6-11）的國撥經費屬于引導性資金，需要充分調動社會資金和現有的國家重大科技設施資源進行建設，指南6和9的配套經費總額與國撥經費總額比例不低于4：1，指南7，8，10，11的配套經費總額與國撥經費總額比例不低于2：1。

項目咨詢統(tǒng)一按指南標題的研究方向進行，申報項目的研究內容須涵蓋各指南所列的全部研究內容和考核指標。除特殊說明外，各指南方向擬支持項目數均為1-2項，項目實施周期不超過4年。各研究任務所列考核指標，除發(fā)明專利和軟件為預期性指標外，其余指標均為約束性指標。所有任務研究均必須突出高通量計算/高通量制備/高通量表征與評價的理念與方法，其中指南3-5的研究還必須體現從基礎研究、關鍵技術研發(fā)到規(guī)模制備的全鏈條、協(xié)同創(chuàng)新研究的特點。所有研究項目結題驗收前，均須完成數據匯交。項目下設課題數原則上不超過4個，項目參研單位總數原則上不超過10個。項目設1名項目負責人，項目中每個課題設1名課題負責人。

指南中“擬支持項目數為1-2項”是指：在同一指南研究方向下，當出現申報項目評審結果前兩位評價相近、技術路線明顯不同的情況時，可同時支持這2個項目。2個項目將采取分兩個階段支持的方式。*一階段完成后將對2個項目執(zhí)行情況進行評估，根據評估結果確定后續(xù)支持方式。

1. 高通量材料制備新原理與新方法研究

研究內容：以提升材料成分-工藝-組織-性能間關聯關系的研究效率為目標，研發(fā)基于物理法、化學法、生物法或多種方法相融合的材料高通量制備新原理和新方法；發(fā)展面向無機非金屬、有機高分子、金屬與合金、生物質等材料體系，或兩者以上的復合材料體系的多組元材料成分與組織結構高通量可控制備新技術，研發(fā)高通量制備新技術的裝置原型，并進行示范應用。

考核指標：開發(fā)出2種以上、國內外文獻未見報道的高通量制備新技術（物理法、化學法、生物法或多種方法相融合）；樣品成分控制精度優(yōu)于1%；與相應的已有高通量制備方法相比，效率改善一個數量級以上；組合芯片類高通量制備技術一次制備樣品數≥1000個，塊體和粉體類材料一次制備樣品數≥100個；開發(fā)出相應的具有自主知識產權的高通量材料制備裝置，可控化學組分3種以上，在3種以上典型材料體系中獲得驗證性示范應用；申請發(fā)明專利10項以上。

2. 高通量材料表征新理論、新技術和新裝備

研究內容：研發(fā)與高通量材料制備技術有機融合的高通量表征新理論和新技術，重點解決熱學、電學、光學、磁學、力學等物理性能高通量表征的關鍵技術，研制相應的新裝備；探索材料基本物理化學參數及微觀、介觀組織結構表征的新原理，開發(fā)材料成分與組織結構跨尺度的高通量表征新技術，高效構建材料成分-結構-性能間的關聯關系。

考核指標：開發(fā)出2種以上、國內外文獻未見報道的高通量表征新方法，研制出表征物理參數5種以上、具有自主知識產權的高通量表征新裝備；通過基本物理化學性質的表征，構建成分-結構-性能間關聯關系模型3種以上；薄膜及陣列類樣品一次表征樣品數≥100個，單點表征區(qū)域≤200μm，單點表征時間≤1s；塊體材料樣品一次表征樣品數10個以上；申請發(fā)明專利10項以上。

3. 新型高性能熱電能量轉換材料高通量設計制備與應用示范

研究內容：發(fā)展熱電材料電、熱輸運性質的高通量計算設計方法，建立基于數據分析與機器學習的熱電材料構效關系預測方法，并應用于新熱電材料體系的設計、篩選與性能優(yōu)化；研究適用于熱電材料的高通量制備以及多參數快速微區(qū)測量方法與技術；研究新型環(huán)境友好、低成本的高效熱電材料，研制熱電器件，并開展示范性實證系統(tǒng)關鍵技術研究；建立熱電材料物理化學性質和服役行為關鍵參數的數據庫。

考核指標：實現≥102級的并發(fā)式高通量計算，計算的樣品數≥104；實現樣品數≥100個/批次的高通量制備；單點表征區(qū)域≤200μm，單參數表征時間<1s/樣品，篩選出3種以上新型熱電材料，在2種以上新材料中實現熱電優(yōu)值≥2.0；熱電器件轉換效率≥15.0%，完成≥1000瓦發(fā)電示范；建立熱電材料與器件設計方法、軟件平臺及數據庫。

4. 基于材料基因工程技術的前沿性新材料探索與發(fā)現

研究內容：利用材料基因工程的先進理念、方法和技術，開展具有新組分、新結構和新特性的前沿性、顛覆性新材料的探索與發(fā)現研究；開展材料成分、微觀結構、物性和服役行為的相關性和預測方法研究，融合材料基因工程高通量計算、高通量實驗和材料數據技術，采用納觀、微觀、介觀和宏觀尺度等材料集成設計方法，探索材料新特性、新機制，實現新材料的設計與性能預測，新器件/構件的設計；鼓勵與有明確前沿新材料需求的單位或部門開展合作研究。

考核指標：探索和發(fā)現2-3種具有新組分、新結構和新特性的前沿性或顛覆性新材料；突破3項以上前沿新材料設計和制備的新原理、新方法和新技術；開發(fā)的新材料在2-3個行業(yè)或領域實現典型示范應用，或在權威學術刊物上發(fā)表原創(chuàng)性研究論文10篇以上；申請發(fā)明專利或著作權登記10項以上。

5. 材料基因工程關鍵科學和技術問題協(xié)同創(chuàng)新研究

研究內容：選擇2種以上高端制造業(yè)或戰(zhàn)略新興產業(yè)有重大需求的典型材料，利用材料基因工程的先進理念、方法和技術，開展高通量計算/高通量制備和表征評價/材料數據庫和數據技術等協(xié)同融合技術研究，提出開展協(xié)同創(chuàng)新研究的新理念、方法和途徑，重點解決材料基因工程計算、實驗和數據等技術和平臺高效協(xié)同的機制問題，開展示范應用，大幅度提高研發(fā)效率、降低研發(fā)成本。

考核指標：開展材料基因工程關鍵科學和技術問題協(xié)同創(chuàng)新研究，提出協(xié)同創(chuàng)新的新理論、新方法，建立1個以上協(xié)同創(chuàng)新平臺，建立2-3條協(xié)同創(chuàng)新的技術路線，大幅度提升2種或2種以上現有材料的品質和性能，綜合性能提高30%以上，研發(fā)成本降低20%以上。

6. 高通量材料計算應用服務平臺

研究內容：依托國家超級計算中心，建設支持大規(guī)模、高通量材料計算的硬件系統(tǒng)和運行環(huán)境；集成材料計算軟件、前后處理和數據可視化模塊，研發(fā)面向材料計算的全鏈條算法工具集成和統(tǒng)一接口技術，支持多組元材料體系從微觀、介觀到宏觀的結構、物性和服役行為的多尺度計算仿真技術；開發(fā)高效率任務調度和工作流的軟件系統(tǒng)，滿足多用戶、多任務的高通量計算需求，實現材料計算設計的全流程自動控制，以及海量數據的高效傳輸和積累，支持數據庫的建設。

考核指標：集成從電子尺度到宏觀尺度材料計算軟件50個以上，軟件功能支持3組元及以上材料體系的成分、結構、性能和服役行為等關聯的全流程多尺度計算；平臺計算能力大于3000萬億次/秒，支持云服務模式和10PB級以上數據存儲管理，支持多用戶（100以上）和多任務（103～104量級）的并發(fā)式計算任務；申請軟件著作權5項以上，獲得10個以上單位用戶的應用驗證。

7. 高通量多尺度材料模擬與性能優(yōu)化設計平臺

研究內容：依托超算網格資源，集成材料計算模擬軟件和高通量自動流程軟件，利用云計算和云服務技術，建設具有強大高通量計算和高效計算結果分析能力的材料模擬計算與性能優(yōu)化平臺；研發(fā)任務調度軟件，支持多個高性能計算系統(tǒng)間的大規(guī)模資源管理、負載均衡與任務調度，實現網格資源的高效利用；發(fā)展材料計算數據自動采集、智能分析技術，支持多尺度全流程材料計算設計和數據庫建設；研究適用于材料基因工程發(fā)展的計算平臺運營模式，針對典型材料，開發(fā)材料設計、計算和篩選全流程的工作系統(tǒng)。

考核指標：建立2個以上區(qū)域級高通量材料計算平臺，各平臺具備500萬億次/秒以上計算能力，支持云服務模式和PB級以上材料計算數據的存儲管理；集成材料計算軟件20種以上，支持3組元及以上材料體系的103級以上并發(fā)式高通量計算；申請軟件著作權5項以上，獲得3-5類材料的應用驗證。

8. 高通量材料制備技術平臺

研究內容：圍繞薄膜、纖維、粉體、流體、塊體等典型材料的制備，構建覆蓋模板選控、化學前驅物噴射、擴散多元節(jié)及梯度結構、凝固控制等方法、技術和裝置的高通量材料制備平臺；開發(fā)高通量制備平臺的數據自動采集、傳輸與存儲關鍵技術；建立開放共享的***高通量材料制備技術平臺，支撐多組分新材料體系的發(fā)現、快速篩選和性能優(yōu)化；開展示范應用研究，形成新材料快速研發(fā)能力，滿足高端制造業(yè)與高新技術發(fā)展的需求。

考核指標：擁有4-5種高通量材料制備技術和相應的裝置，組合芯片材料樣品單元密度≥200個/mm2，粉體/流體樣品單元數≥100個，塊體材料制備方法與傳統(tǒng)技術相比單個樣品的制備速度（單位時間樣品數）與成本比值提高50倍以上；高通量材料制備裝置的可控化學組分不少于3種；樣品單元適用于表征檢測的性能≥3個，樣品單元性能穩(wěn)定性誤差≤10％。

9. 基于先進光源的高通量材料表征平臺

研究內容：研究材料高效綜合表征方法，依托國家先進光源資源，研發(fā)覆蓋先進光源衍射、散射、成像及譜學等研究手段的高通量材料表征技術和與之配套的試驗裝置，實現材料的原位實時表征；建立面向薄膜、纖維、粉體或塊體等材料合成-加工-服役過程的高通量表征平臺，實現材料成核、結晶、取向，以及缺陷和應力等的多層次、多維度、多尺度演化的原位無損分析和表征；高通量獲取材料成分、結構、物理化學性質及動力學規(guī)律，建立材料結構和性質數據庫。

考核指標：研制出3-4個具有自主知識產權的原位、實時、無損的高通量綜合表征技術和與之配套的實驗裝備；表征技術涵蓋先進光源衍射、散射、成像和譜學的研究手段，表征參量涵蓋材料成分、結構、物理和化學性質等9種以上，并滿足服役環(huán)境下材料表征的需求；實現表征區(qū)域≥200μm，空間分辨率≤100μm的原位無損表征；形成包含9個以上材料體系的數據庫；申請發(fā)明專利3-5項，軟件著作登記權3-5項。

10. 國家材料基因工程數據管理與數據服務技術平臺

研究內容：面向材料基因工程發(fā)展的需求，建設多源異構數據自動采集、匯交管理、分析挖掘和應用服務等的標準化描述方法和技術；研發(fā)大規(guī)模材料基因工程數據存儲、管理的關鍵技術，以及高效運行服務和開放共享的運行環(huán)境；研發(fā)材料基因工程數據關聯、集成、檢索和推送方法，融合機器學習、挖掘分析等材料數據技術，建成開放共享的國家材料基因工程相關科技計劃項目的數據匯交、管理和應用技術平臺。

考核指標：提出多源異構材料基因工程數據的匯交管理、分析挖掘、應用服務的標準化描述方法，建立相關標準5項以上；建成大規(guī)模材料基因工程數據高效存儲、管理的運行環(huán)境，支持1億條以上數據資源的管理和服務，實現40家以上材料基因工程數據的規(guī)范化匯交，支持面向新數據資源的動態(tài)匯交和發(fā)展，并開放共享；申請發(fā)明專利或著作權登記10項以上。

11. 材料基因工程專用數據庫平臺

研究內容：針對新材料發(fā)現、高端裝備先進材料研發(fā)以及國防關鍵材料性能提升的需求，研發(fā)典型材料數據積累、整合的專用技術，建設專用數據庫；面向材料設計、制備、表征及服役等全鏈條應用，研發(fā)滿足一站式、批量化數據積累的數據庫技術，以及與數據管理平臺的接口技術；在材料基因工程數據庫統(tǒng)一架構的基礎上，融合材料數據挖掘和機器學習技術，實現特色鮮明的材料計算、實驗與生產數據全流程集成，材料數據的自動采集、積累、整合與應用。

考核指標：研發(fā)出材料計算、實驗與生產等數據自動采集和篩選技術2-3項，建成成分-工藝-組織結構-性能等計算、實驗和生產等數據較為完備的材料基因工程專用數據庫2-3個，數據總量達到30萬條以上；研發(fā)出支持數據庫共享和應用的數據傳輸和專用接口技術2-3項，實現數據的協(xié)同與共享，滿足新材料發(fā)現、工藝優(yōu)化和性能提升的需求，實現在1-2種材料研發(fā)上的示范應用；申請發(fā)明專利5-8項，軟件著作權4-6項。

 

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