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前沿丨无机非金属材料学科发展战略研究报告:2016~2020 精选

已有 3294 次阅读 2019-2-20 09:32 |个人分类:科学书摘|系统分类:观点评述

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国家主席习近平出席2014年国际工程科技大会时发表了题为“让工程科技造福人类、创造未来”的主旨演讲,其中指出,“当今世界,新发现、新技术、新产品、新材料更新换代周期越来越短,工程科技创新成果层出不穷,社会经济发展的需求动力远远超出预测,人类创新潜能也远远超出想象。信息技术、生物技术、新能源技术、新材料技术等交叉融合正在引发新一轮科技革命和产业变革。这将给人类社会发展带来新的机遇。任何一个领域的重大工程科技突破,都可能为世界发展注入新的活力,引发新的产业变革和社会变革。”


新材料是新一轮科技革命和产业变革的物质基础,对于发展我国高技术产业具有重要的先导牵引作用。在新材料中,无机非金属材料品种丰富,已远超出传统无机非金属材料(即玻璃、水泥、陶瓷和耐火材料等量大面广的基础材料)的范畴,特别是随着科学和技术的发展,新的无机非金属材料层出不穷,如半导体、先进结构陶瓷、功能陶瓷、新型功能玻璃、光电功能晶体、新能源材料、低维碳及二维材料等。无机非金属材料在应用上遍布国民经济、国防建设和社会发展各个方面,新的生长点源源不断,其成果转化对国民经济的发展、国防力量的增强和人民生活质量的提高等方面都有重大作用,凸显现代科学与技术发展的时代特征和基础研究对国民经济发展的支撑。在学术上,无机非金属材料科学涉及多门学科,与物理学、化学、力学等基础学科以及工程学科密切交叉融合,已成为当今最活跃的学科领域之一。

 

我国一贯高度重视新材料产业的发展,《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》专门制定了新材料研究的战略规划,包含新材料产业的多个重点领域、前沿技术、基础研究和工程化专题。《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》和《新材料产业“十三五”发展规划》明确了新材料产业“十三五”发展的目标、措施以及重大政策。

 

国家自然科学基金委员会一直遵循“更注重基础、更注重前沿、更注重人才”(三个注重)的基本思路,对学科发展战略进行研讨规划,加强顶层设计。国家自然科学基金委员会工程与材料科学部无机非金属材料学科制订了四届学科发展战略研究与整体规划,先后有百余名专家学者参与了学科发展战略研讨,并将学科发展战略作为我国无机非金属材料的基础研究顶层设计和科学部署的依据,为我国新兴产业的培育和发展做出了贡献;同时,学科发展战略研究形成的报告为我国本领域科学研究人员,特别是青年科技研究人员,提供了重要参考和指南。1989年开始组织,于1995年完成了本学科领域的第一届发展战略研讨,其发展战略研究报告以“无机非金属材料科学”为名由科学出版社于1997年正式出版发行,是我国“九五”“十五”期间无机非金属材料学科基础研究的发展战略指南。


2004年按照工程与材料科学部整体部署,无机非金属材料学科进行了第二届学科发展战略研讨,2005年11月完成了“十一五”学科发展战略研究报告,同样以“无机非金属材料科学”为名由科学出版社于2006年10月正式出版发行。2009年无机非金属材料学科进行了第三届学科发展战略研讨,2009年10月完成了无机非金属材料学科“十二五”发展战略研究报告(该报告没有公开出版)。

 

自2006年版《无机非金属材料科学》出版以来,随着科学技术的快速发展,无机非金属材料的研究也发生了很大变化,一些新的无机非金属材料脱颖而出并迅速成为材料科学及相关学科的热点,如以石墨烯为代表的二维材料、铁基超导材料、多铁性材料、杂化钙钛矿太阳能电池材料、纳米孪晶结构超硬材料和无机非金属超构材料等。2014年,根据工程与材料科学部的统一部署,无机非金属材料学科开展了第四届本学科的发展战略研讨与“十三五”规划研讨,并于2014年9月在北京召开了第一次发展战略研讨会,成立了由30余位专家组成的发展战略研究组,由南策文院士担任组长。战略制订按10个领域进行,包括8个优先发展领域:新能源材料、功能晶体、低维碳及二维材料、新型功能材料、先进结构材料、无机非金属材料制备科学与技术、无机非金属材料科学基础、传统无机非金属材料的节能环保与可持续发展,以及2个跨学科交叉优先领域:信息功能材料与器件、生物医用材料。2014年11月完成了工程与材料科学部部署的学科“优先发展领域”全景式发展地貌图和“优先发展领域”凝练报告。随后,各领域研究小组在调研的基础上,分别进一步完善各领域的发展战略研究报告。2015年12月和2016年4月分别在昆明和洛阳召开了第二次和第三次发展战略研讨会,对前期调研撰写工作进行了充分的研讨交流,初步形成无机非金属材料学科发展战略研究报告稿。2016年10~12月,王继扬教授、欧阳世翕教授等分别在山东章丘和北京进行了统稿,后经多次征求相关领域专家意见、反复修改,于2017年1~3月征求无机非金属材料学科发展战略研究顾问组专家的意见后最终定稿。

 

两年多来,先后有60余位专家参加了本研究报告书稿的撰写工作,它是一项汇集了我国无机非金属材料学科众多专家智慧和心血的集体劳动成果。我们谨向指导、关心和参加本项研究工作的所有专家表示衷心的感谢。

 

《无机非金属材料学科发展战略研究报告(2016~2020)》遵循“三个注重”,体现了现代基础研究“双力驱动”的基本特征。我们期望,本书能对无机非金属材料科学研究工作者及相关领域的领导干部、科技管理人员有所帮助,并为“十三五”国家自然科学基金资助工作打下良好的基础。


学科发展战略的研究是一项动态的工作,报告还有诸多不尽如人意之处,恳请读者不吝指正。

 

国家自然科学基金委员会工程与材料科学部

无机非金属材料学科

2017年4月


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更多精彩  详见目录

前言
第1章 无机非金属材料学科发展概况 1
1.1 学科的战略地位 1
1.2 学科的发展规律和发展态势 3
1.3 学科的发展现状 6
1.4 学科的发展布局及发展目标 9
1.5 政策措施 14
参考文献 16
第2章 信息功能材料与器件 17
2.1 内涵与研究范围 17
2.2 科学意义与国家战略需求 18
2.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析 21
2.4 发展目标 29
2.5 未来5~10年研究前沿与重大科学问题 32
2.6 未来5~10年优先研究方向 33
参考文献 35
第3章 新型功能材料 38
3.1 内涵与研究范围 38
3.2 科学意义与国家战略需求 39
3.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析 46
3.4 发展目标 52
3.5 未来5~10年研究前沿与重大科学问题 53
3.6 未来5~10年优先研究方向 56
参考文献 58
第4章 功能晶体 61
4.1 内涵与研究范围 61
4.2 科学意义与国家战略需求 62
4.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析 64
4.4 发展目标 73
4.5 未来5~10年研究前沿与关键科学问题 75
4.6 未来5~10年优先研究方向 76
参考文献 84
第5章 生物医用材料 87
5.1 内涵与研究范围 87
5.2 科学意义与国家战略需求 87
5.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析 92
5.4 发展目标 99
5.5 未来5~10年研究前沿与重大科学问题 100
5.6 未来5~10年优先发展方向 104
参考文献 107
第6章 新能源材料 109
6.1 内涵与研究范围 109
6.2 科学意义与国家战略需求 111
6.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析 113
6.4 发展目标 133
6.5 未来5~10年研究前沿与重大料学问题 134
6.6 未来5~10年优先研究方向 136
参考文献 136
第7章 低维碳及二维材料 138
7.1 内涵与研究范围 138
7.2 科学意义与国家战略需求 140
7.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析 142
7.4 发展目标 150
7.5 未来5~10年研究前沿与重大科学问题 152
7.6 未来5~10年优先研究方向 153
参考文献 154
第8章 先进结构材料 160
8.1 内涵与研究范围 160
8.2 科学意义与国家战略需求 165
8.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析 168
8.4 发展目标 176
8.5 未来5~10年研究前沿与重大科学问题 177
8.6 未来5~10年优先研究方向 179
参考文献 180
第9章 传统无机非金属材料的节能环保与可持续发展 185
9.1 内涵与研究范围 185
9.2 科学意义与国家战略需求 189
9.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析 192
9.4 发展目标 203
9.5 未来5~10年研究前沿与重大科学问题 204
9.6 未来5~10年优先研究方向 208
参考文献 211
第10章 无机非金属材料科学基础 214
10.1 内涵与研究范围 214
10.2 科学意义与国家战略需求 215
10.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析 220
10.4 发展目标 226
10.5 未来5~10年研究前沿与重大科学问题 227
10.6 未来5~10年优先研究方向 231
参考文献 233
第11章 无机非金属材料制备科学与技术 236
11.1 内涵与研究范围 236
11.2 科学意义与国家战略需求 239
11.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析 241
11.4 发展目标 248
11.5 未来5~10年研究前沿与重大科学问题 249
11.6 未来5~10年优先研究方向 252
参考文献 253


本文摘编自国家自然科学基金委员会工程与材料科学部编《无机非金属材料学科发展战略研究报告:2016~2020》文前,内容有删减。


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无机非金属材料学科发展战略研究报告:2016~2020

国家自然科学基金委员会工程与材料科学部 编

责任编辑:刘宝莉 牛宇锋 罗娟

北京:科学出版社 2019.01

ISBN  978-7-03-059777-9


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《无机非金属材料学科发展战略研究报告:2016~2020》为国家自然科学基金委员会工程与材料科学部组织出版的无机非金属材料学科发展战略研究报告。根据工程与材料科学部的统一部署,本书从学科的国际发展趋势和国家重大需求出发,论述无机非金属学科的总体发展战略,提出10个优先发展领域:新能源材料、功能晶体、低维碳及二维材料、新型功能材料、先进结构材料、无机非金属材料制备科学与技术、无机非金属材料科学基础、传统无机非金属材料的节能环保与可持续发展、信息功能材料与器件、生物医用材料,并介绍上述各领域的内涵与研究范围,科学意义与国家战略需求,研究现状、存在问题与发展趋势分析,发展目标,未来5~10年研究前沿与重大科学问题,未来5~10年优先研究方向。


(本期编辑:安 静)



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