關于發(fā)布極端條件電磁能裝備科學基礎重大研究計劃2023年度項目指南的通告

國科金發(fā)計〔2023〕68號

　　國家自然科學基金委員會現(xiàn)發(fā)布極端條件電磁能裝備科學基礎重大研究計劃2023年度項目指南，請申請人及依托單位按項目指南所述要求和注意事項申請。

國家自然科學基金委員會

2023年9月26日　　

極端條件電磁能裝備科學基礎重大研究計劃2023年度項目指南

　　極端條件電磁能裝備科學基礎重大研究計劃以電磁能裝備領域的國家重大戰(zhàn)略需求為牽引，以建立電磁熱力多場耦合極端沖擊條件電磁能裝備基礎理論為核心，通過在等價實驗機理、在線測量原理、復雜系統(tǒng)建模理論、快速數(shù)值求解算法、材料評價與設計方法和數(shù)據(jù)處理及分析方法方面的不斷創(chuàng)新，為電磁能裝備的研制及發(fā)展提供科學基礎。

　　一、科學目標

　　聚焦電磁能裝備及其所用儲能電介質材料和直線推進金屬材料在多場耦合極端沖擊條件下的構效關系和物性演化，以材料調控為基礎，以耦合測試為手段，以長效服役為目標，揭示電磁熱力多場耦合極端沖擊條件電磁能與材料相互作用時空演化機理，構建電磁熱力多場耦合極端沖擊條件電磁能裝備科學基礎，引領電磁能裝備研發(fā)模式變革，產生重大原始創(chuàng)新，占領電磁能技術領域制高點，形成代表世界電磁能技術水平的戰(zhàn)略科技力量。

　　二、核心科學問題

　　本重大研究計劃的核心科學問題是：電磁熱力多場耦合極端沖擊條件電磁能與材料相互作用時空演化機理。

　　三、2023年度資助研究方向

　　本重大研究計劃所述的電磁能裝備特指實現(xiàn)電磁能與動能間瞬時高功率轉換的裝備；所述的極端條件特指多場耦合和極端沖擊的共同作用，其中極端沖擊指的是極高功率、極短時間（ms級）、極大電流（MA級）和極高速度（≥2000m/s），多場耦合指的是電磁熱力共同作用下的多物理場強耦合。本年度重大研究計劃所述的電磁能裝備材料聚焦電磁能裝備所用的直線推進金屬材料（含軌道和運動體）和儲能材料。2023年度項目申請應符合上述限定條件。

　?。ㄒ唬┲攸c支持項目。

　　擬資助（但不限于）以下方向：

　　1. 直線推進電磁能裝備材料物性演變機理與非線性構效關系。

　　研究極端條件電磁能裝備直線推進金屬材料（軌道和運動體）的各參量（電導率、彈性模量、屈服強度、延伸率、軟化溫度、表面硬度、海洋環(huán)境適應性等）的時空演化規(guī)律；建立極端條件電磁能裝備直線推進金屬材料在多場耦合強沖擊下的物性參數(shù)演變模型；建立評價各參量演變規(guī)律的指標體系。

　　2. 直線推進電磁能裝備高速載流摩擦界面損傷機制與調控。

　　面向電磁能裝備高速載流摩擦磨損的極端條件，開展高速載流摩擦磨損界面行為研究，建立高速載流摩擦磨損模型，揭示界面沉積物的形成和演化機制，實現(xiàn)對不同發(fā)射條件下磨損量的定量預測；開展界面損傷抑制策略研究，實現(xiàn)對磨損量的有效調控。

　　3. 直線推進電磁能裝備極端條件顛覆性新材料探索研究。

　　面向未來電磁能裝備發(fā)展需求，應用人工智能和大數(shù)據(jù)等前沿技術，探索關鍵性能顯著提升、滿足極端條件電磁熱力多場耦合服役需求，促進電磁能裝備輕量化和長壽化的顛覆性新概念材料。其中，儲能電介質薄膜材料，儲能密度≥8MJ/m3（涵蓋電壓范圍2~10kV），充放電頻率≥20次/分鐘（毫秒級放電），壽命≥2萬次，放電效率≥95%（10kHz范圍內），自放電時間常數(shù)≥1000s（最高工作場強，工作溫度≥80℃）；直線推進材料要求屈服強度≥750MPa，導電率≥60%IACS，伸長率≥10%，軟化溫度≥700℃，彈性模量≥120GPa，表面硬度220-300HV，與鋁干摩擦系數(shù)≤0.15，與鋁載流滑動摩擦系數(shù)≤0.02，可用于大尺寸制備（1噸以上）。

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　　擬資助以下方向：

　　1. 高速直線推進電磁能裝備樞軌材料性能劣化與實時原位診斷和評價研究。

　　針對電磁能裝備樞軌材料可靠性和健康狀態(tài)評價的需求，從發(fā)射過程極端多物理場耦合作用出發(fā)，開展電磁能材料原位診斷技術研究，研制能實時原位檢測和表征樞軌關鍵力學性能、電樞材料元素殘留分布的方法及裝置（主要性能指標：屈服強度測量誤差≤10%、元素檢測空間分辨率≤0.1mm、成像空間分辨率≤0.1mm），揭示極端發(fā)射工況下（運行速度≥2000m/s、載流密度≥10¹⁰A/m²、應變速率≥10⁶/s、升溫速率≥10⁵K/s）電磁能材料失效機理，建立發(fā)射條件與樞軌材料微觀組織及力學性能的關系，形成物理與數(shù)據(jù)驅動的軌道健康狀態(tài)評估模型及軟件，并實現(xiàn)在電磁能裝備的集成及示范應用。

　　2. 電磁能裝備儲能電介質材料與器件極端條件物性演化過程的模擬與原位測量、性能劣化機理表征與性能提升研究。

　　針對電磁能裝備儲能材料的高儲能密度和長壽命兩大技術要求，從結構出發(fā)厘清科學問題，實現(xiàn)儲能材料電磁熱力多場耦合作用極端條件的模擬加載和過程表征；發(fā)展儲能材料服役物性演化過程（含空間電荷、溫度分布、應力應變分布、電場分布、表面形貌等）的原位測量方法，揭示儲能材料極端條件服役的物性參數(shù)劣化機理，形成儲能材料極端條件服役性能的表征方法；發(fā)展儲能材料跨尺度（微觀分子結構、介觀界面結構、宏觀結構）關聯(lián)性能提升策略，突破現(xiàn)有儲能材料的密度和壽命關鍵技術指標，取得性能具有重大提升的實物研究成果，并在電磁能裝備上開展典型示范驗證。電介質材料實物指標要求為：儲能電介質薄膜材料，儲能密度≥8MJ/m3（涵蓋電壓范圍2~10kV），充放電頻率≥20次/分鐘（毫秒級放電），壽命≥2萬次，放電效率≥95%（10kHz范圍內），自放電時間常數(shù)≥1000s（最高工作場強，工作溫度≥80℃）。儲能元件的實物指標要求為：充電秒級，放電毫秒級，儲能≥1kJ，儲能密度≥4MJ/m3，單位儲能的放電電流≥0.5A/J，額定電壓涵蓋2-20kV范圍，充放電頻率≥20次/分鐘（毫秒級放電），放電效率≥93%（10kHz范圍內），服役壽命≥1萬次（最高工作電壓，環(huán)境溫度-40℃~55℃）。

　　四、2023年度資助計劃

　　2023年度擬資助重點支持項目11項左右，直接費用資助強度約為300萬元/項，資助期限為4年，申請書中研究期限應填寫“2024年1月1日至2027年12月31日”；擬資助集成項目2項左右，直接費用資助強度約為1200萬元/項，資助期限為4年，申請書中研究期限應填寫“2024年1月1日至2027年12月31日”。鼓勵來自電氣、材料、數(shù)學、物理、化學、信息等不同學科領域的研究隊伍聯(lián)合參與申請。

　　五、申請要求及注意事項

　　(一）申請條件。

　　項目申請人應當具備以下條件：

　　1. 具有承擔基礎研究課題的經歷；

　　2. 具有高級專業(yè)技術職務（職稱）。

　　在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請人進行申請。

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　　執(zhí)行《2023年度國家自然科學基金項目指南》“申請規(guī)定”中限項申請規(guī)定的相關要求。

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　　申請人和依托單位應當認真閱讀并執(zhí)行本項目指南、《2023年度國家自然科學基金項目指南》和《關于2023年度國家自然科學基金項目申請與結題等有關事項的通告》中相關要求。

　　1. 本重大研究計劃項目實行無紙化申請。申請書提交日期為2023年10月26日－11月1日16時。

　?。?）申請人應當按照科學基金網絡信息系統(tǒng)中重大研究計劃項目的填報說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請書及附件材料。

　　（2）本重大研究計劃將緊密圍繞核心科學問題，對多學科相關研究進行戰(zhàn)略性的方向引導和優(yōu)勢整合，成為一個項目集群。申請人應根據(jù)本重大研究計劃擬解決的核心科學問題和本指南公布的擬資助研究方向，在分析國內外已有成果的基礎上，明確新的突破點以及創(chuàng)新思路，自行擬定項目名稱、科學目標、研究內容、技術路線和相應的研究經費等。

　?。?）申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“重點支持項目”或“集成項目”，附注說明選擇“極端條件電磁能裝備科學基礎”,根據(jù)申請的具體研究內容選擇相應的申請代碼。

　　重點支持項目的合作研究單位不得超過2個，集成項目的合作單位不得超過4個。

　　（4）申請人在申請書“立項依據(jù)與研究內容”部分，應當首先說明申請符合本項目指南中的資助研究方向，以及對解決本重大研究計劃核心科學問題、實現(xiàn)本重大研究計劃科學目標的貢獻。

　　如果申請人已經承擔與本重大研究計劃相關的其他科技計劃項目，應當在申請書正文的“研究基礎與工作條件”部分論述申請項目與其他相關項目的區(qū)別與聯(lián)系。

　　2. 依托單位應當按照要求完成依托單位承諾、組織申請以及審核申請材料等工作。在2023年11月1日16時前通過信息系統(tǒng)逐項確認提交本單位電子申請書及附件材料，并于11月2日16時前在線提交本單位項目申請清單。

　　3. 其他注意事項。

　?。?）為實現(xiàn)重大研究計劃總體科學目標和多學科集成，獲得資助的項目負責人應當承諾遵守相關數(shù)據(jù)和資料管理與共享的規(guī)定，項目執(zhí)行過程中應關注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關系。

　?。?）為加強項目的學術交流，促進項目群的形成和多學科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦1次資助項目的年度學術交流會，并將不定期地組織相關領域的學術研討會。獲資助項目負責人有義務參加本重大研究計劃指導專家組和管理工作組所組織的上述學術交流活動，并認真開展學術交流。

　　（四）咨詢方式。

　　工程與材料科學部工程五處

　　聯(lián)系電話：010-62328301

     來源: 國家自然科學基金委員會

單位介紹:

我單位主要從事國家科技計劃項目申報咨詢指導(工信部、發(fā)改委、科技部、農業(yè)農村部等)、組織科技成果評價、區(qū)域科技發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃、項目戰(zhàn)略研討、專家考察調研、特色小鎮(zhèn)產業(yè)規(guī)劃申報、田園綜合體規(guī)劃申報、研發(fā)平臺搭建、開展科技政策培訓、企業(yè)內訓等相關業(yè)務，以促進科學技術成果的商品化和產業(yè)化。充分利用自身在高新技術領域的背景、渠道、資源及專業(yè)能力，為地方政府和科技企業(yè)提供專業(yè)化服務。

擅長項目包括：中央預算內投資補助資金、工信部高質量發(fā)展專項、“專精特新”小巨人以及各省市高精尖產業(yè)發(fā)展專項、技術改造、產業(yè)轉型升級、戰(zhàn)略新興產業(yè)等重大投資補助項目。

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