一、科學(xué)目標(biāo)
聚焦電磁能裝備及其所用儲能電介質(zhì)材料和直線推進(jìn)金屬材料在多場耦合極端沖擊條件下的構(gòu)效關(guān)系和物性演化，以材料調(diào)控為基礎(chǔ)，以耦合測試為手段，以長效服役為目標(biāo)，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(shí)空演化機(jī)理，構(gòu)建電磁熱力多場耦合極端沖擊條件電磁能裝備科學(xué)基礎(chǔ)，引領(lǐng)電磁能裝備研發(fā)模式變革，產(chǎn)生重大原始創(chuàng)新，占領(lǐng)電磁能技術(shù)領(lǐng)域制高點(diǎn)，形成代表世界電磁能技術(shù)水平的戰(zhàn)略科技力量。
二、核心科學(xué)問題
本重大研究計(jì)劃的核心科學(xué)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(shí)空演化機(jī)理。
三、2023年度資助研究方向
本重大研究計(jì)劃所述的電磁能裝備特指實(shí)現(xiàn)電磁能與動(dòng)能間瞬時(shí)高功率轉(zhuǎn)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(shí)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(qiáng)耦合。本年度重大研究計(jì)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(jìn)金屬材料（含軌道和運(yùn)動(dòng)體）和儲能材料。2023年度項(xiàng)目申請應(yīng)符合上述限定條件。
（一）重點(diǎn)支持項(xiàng)目。
擬資助（但不限于）以下方向：
1. 直線推進(jìn)電磁能裝備材料物性演變機(jī)理與非線性構(gòu)效關(guān)系。
研究極端條件電磁能裝備直線推進(jìn)金屬材料（軌道和運(yùn)動(dòng)體）的各參量（電導(dǎo)率、彈性模量、屈服強(qiáng)度、延伸率、軟化溫度、表面硬度、海洋環(huán)境適應(yīng)性等）的時(shí)空演化規(guī)律；建立極端條件電磁能裝備直線推進(jìn)金屬材料在多場耦合強(qiáng)沖擊下的物性參數(shù)演變模型；建立評價(jià)各參量演變規(guī)律的指標(biāo)體系。
2. 直線推進(jìn)電磁能裝備高速載流摩擦界面損傷機(jī)制與調(diào)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(jī)制，實(shí)現(xiàn)對不同發(fā)射條件下磨損量的定量預(yù)測；開展界面損傷抑制策略研究，實(shí)現(xiàn)對磨損量的有效調(diào)控。
3. 直線推進(jìn)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(yīng)用人工智能和大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)，探索關(guān)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(jìn)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(zhì)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(nèi)），自放電時(shí)間常數(shù)≥1000s（最高工作場強(qiáng)，工作溫度≥80℃）；直線推進(jìn)材料要求屈服強(qiáng)度≥750MPa，導(dǎo)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(dòng)摩擦系數(shù)≤0.02，可用于大尺寸制備（1噸以上）。
�。ǘ┘身�(xiàng)目。
擬資助以下方向：
1. 高速直線推進(jìn)電磁能裝備樞軌材料性能劣化與實(shí)時(shí)原位診斷和評價(jià)研究。
針對電磁能裝備樞軌材料可靠性和健康狀態(tài)評價(jià)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(shù)研究，研制能實(shí)時(shí)原位檢測和表征樞軌關(guān)鍵力學(xué)性能、電樞材料元素殘留分布的方法及裝置（主要性能指標(biāo)：屈服強(qiáng)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(yùn)行速度≥2000m/s、載流密度≥1010A/m2、應(yīng)變速率≥106/s、升溫速率≥105K/s）電磁能材料失效機(jī)理，建立發(fā)射條件與樞軌材料微觀組織及力學(xué)性能的關(guān)系，形成物理與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的軌道健康狀態(tài)評估模型及軟件，并實(shí)現(xiàn)在電磁能裝備的集成及示范應(yīng)用。
2. 電磁能裝備儲能電介質(zhì)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(jī)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(shù)要求，從結(jié)構(gòu)出發(fā)厘清科學(xué)問題，實(shí)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(yīng)力應(yīng)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(jī)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(jié)構(gòu)、介觀界面結(jié)構(gòu)、宏觀結(jié)構(gòu)）關(guān)聯(lián)性能提升策略，突破現(xiàn)有儲能材料的密度和壽命關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，取得性能具有重大提升的實(shí)物研究成果，并在電磁能裝備上開展典型示范驗(yàn)證。電介質(zhì)材料實(shí)物指標(biāo)要求為：儲能電介質(zhì)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(nèi)），自放電時(shí)間常數(shù)≥1000s（最高工作場強(qiáng)，工作溫度≥80℃）。儲能元件的實(shí)物指標(biāo)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(nèi)），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(jì)劃
2023年度擬資助重點(diǎn)支持項(xiàng)目11項(xiàng)左右，直接費(fèi)用資助強(qiáng)度約為300萬元/項(xiàng)，資助期限為4年，申請書中研究期限應(yīng)填寫“2024年1月1日至2027年12月31日”；擬資助集成項(xiàng)目2項(xiàng)左右，直接費(fèi)用資助強(qiáng)度約為1200萬元/項(xiàng)，資助期限為4年，申請書中研究期限應(yīng)填寫“2024年1月1日至2027年12月31日”。鼓勵(lì)來自電氣、材料、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、信息等不同學(xué)科領(lǐng)域的研究隊(duì)伍聯(lián)合參與申請。
五、申請要求及注意事項(xiàng)
(一）申請條件。
項(xiàng)目申請人應(yīng)當(dāng)具備以下條件：
1. 具有承擔(dān)基礎(chǔ)研究課題的經(jīng)歷；
2. 具有高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)（職稱）。
在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學(xué)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(jìn)行申請。
（二）限項(xiàng)申請規(guī)定。
執(zhí)行《2023年度國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》“申請規(guī)定”中限項(xiàng)申請規(guī)定的相關(guān)要求。
�。ㄈ┥暾堊⒁馐马�(xiàng)。
申請人和依托單位應(yīng)當(dāng)認(rèn)真閱讀并執(zhí)行本項(xiàng)目指南、《2023年度國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》和《關(guān)于2023年度國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目申請與結(jié)題等有關(guān)事項(xiàng)的通告》中相關(guān)要求。
1. 本重大研究計(jì)劃項(xiàng)目實(shí)行無紙化申請。申請書提交日期為2023年10月26日－10月29日16時(shí)。
（1）申請人應(yīng)當(dāng)按照科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)中重大研究計(jì)劃項(xiàng)目的填報(bào)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(jì)劃將緊密圍繞核心科學(xué)問題，對多學(xué)科相關(guān)研究進(jìn)行戰(zhàn)略性的方向引導(dǎo)和優(yōu)勢整合，成為一個(gè)項(xiàng)目集群。申請人應(yīng)根據(jù)本重大研究計(jì)劃擬解決的核心科學(xué)問題和本指南公布的擬資助研究方向，在分析國內(nèi)外已有成果的基礎(chǔ)上，明確新的突破點(diǎn)以及創(chuàng)新思路，自行擬定項(xiàng)目名稱、科學(xué)目標(biāo)、研究內(nèi)容、技術(shù)路線和相應(yīng)的研究經(jīng)費(fèi)等。
�。�3）申請書中的資助類別選擇“重大研究計(jì)劃”，亞類說明選擇“重點(diǎn)支持項(xiàng)目”或“集成項(xiàng)目”，附注說明選擇“極端條件電磁能裝備科學(xué)基礎(chǔ)”,根據(jù)申請的具體研究內(nèi)容選擇相應(yīng)的申請代碼。
重點(diǎn)支持項(xiàng)目的合作研究單位不得超過2個(gè)，集成項(xiàng)目的合作單位不得超過4個(gè)。
�。�4）申請人在申請書“立項(xiàng)依據(jù)與研究內(nèi)容”部分，應(yīng)當(dāng)首先說明申請符合本項(xiàng)目指南中的資助研究方向，以及對解決本重大研究計(jì)劃核心科學(xué)問題、實(shí)現(xiàn)本重大研究計(jì)劃科學(xué)目標(biāo)的貢獻(xiàn)。
如果申請人已經(jīng)承擔(dān)與本重大研究計(jì)劃相關(guān)的其他科技計(jì)劃項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)在申請書正文的“研究基礎(chǔ)與工作條件”部分論述申請項(xiàng)目與其他相關(guān)項(xiàng)目的區(qū)別與聯(lián)系。
2. 在2023年10月29日16時(shí)前提交電子申請書及附件材料。
3. 其他注意事項(xiàng)。
�。�1）為實(shí)現(xiàn)重大研究計(jì)劃總體科學(xué)目標(biāo)和多學(xué)科集成，獲得資助的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)承諾遵守相關(guān)數(shù)據(jù)和資料管理與共享的規(guī)定，項(xiàng)目執(zhí)行過程中應(yīng)關(guān)注與本重大研究計(jì)劃其他項(xiàng)目之間的相互支撐關(guān)系。
�。�2）為加強(qiáng)項(xiàng)目的學(xué)術(shù)交流，促進(jìn)項(xiàng)目群的形成和多學(xué)科交叉與集成，本重大研究計(jì)劃將每年舉辦1次資助項(xiàng)目的年度學(xué)術(shù)交流會，并將不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討會。獲資助項(xiàng)目負(fù)責(zé)人有義務(wù)參加本重大研究計(jì)劃指導(dǎo)專家組和管理工作組所組織的上述學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，并認(rèn)真開展學(xué)術(shù)交流。
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請有意向申報(bào)的教師10月15日之前與科技處聯(lián)系。
聯(lián)系人：杜靜
聯(lián)系電話：86323626
文字/杜靜
編輯/杜靜
審核/杜靜、牟俊、秦磊
編輯/杜靜
審核/杜靜、牟俊、秦磊