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2 - 1 - 附件5 工程与材料科学部重大项目指南 2021年工程与材料科学部共发布12个重大项目指南，拟资助9个重大项目。项目申请的直接费用预算不得超过1500万元/项。 “基于能量耗散的金属基复合材料强-韧性关联重构” 重大项目指南 兼具高强度和高韧性的先进金属基复合材料是空天等领域所急需的轻质结构材料，对于提升装备可靠性、减轻重量有着不可替代的关键作用。材料的强度和韧性之间存在倒置关系，严重制约了金属基复合材料的发展。以材料微结构为首要要素的构型化复合理念是目前突破强-韧性倒置关系的最有希望的思路，而金属基复合材料以其可设计性成为最有可能实现这一革命性材料设计思路并获得重大应用的新型材料。因此，探索强-韧性的同步提升机制，开发新型高强韧金属基复合材料，具有重要意义。 一、科学目标 针对构型化复合面临的强韧化机理不清、设计调控难等瓶颈问题，研究能量耗散及变形非局域化的新原理和新技术，阐明复合构型的能量耗散机理，提出力学性能和使役行为的能量学判据，建立复合构型跨尺度设计准则，突破强-韧性倒置关系并实现关联重构，为制备高强韧金属基复合材料奠定理论基础。 二、研究内容 （一）金属基复合材料强-韧性关联的能耗机理。 研究复合结构基元和界面的能量耗散行为，探究能耗方式对变形、断裂等力学行为的影响规律，揭示复合构型能量耗散的新机理，构建“复合构型-能量耗散-力学性能”的构效关系。 （二）构型化金属基复合材料跨尺度设计原理。 构建能量守恒与构型化复合相结合的跨尺度力学拟实模型，研究复合构型对能量-应力-应变的分配规律和影响机制，提出相对应的能量学判据，指导高强韧金属基复合材料的反向设计。 （三）金属基复合材料构型化复合制备技术。 发展跨尺度、精准调控复合构型的制备新技术，研究多相多尺度复合结构基元之间的限域作用规律，揭示复合构型和界面的形成与演化机制，实现高强韧金属基复合材料的可控制备。 三、申请要求 （一）申请书的附注说明选择“基于能量耗散的金属基复合材料强-韧性关联重构”，申请代码1选择E0105。 （二）咨询电话：010 “高频高效电机用新型非晶软磁材料”重大项目指南 大功率、高转速、小型化、低能耗的高频高效电机是未来电机领域发展的必然趋势。传统电机受硅钢材料的矫顽力大和电导率高等固有属性的限制，在高频下损耗严重，效率不高。软磁非晶合金是一种具有远低于硅钢的矫顽力和电导率的新型金属材料，是制备高频高效电机铁芯的理想材料。因此，研发新一代适用于高频高效电机的软磁非晶合金新材料，对突破高速精密机床、无人机、高速离心机等领域用高频高速电机的技术瓶颈、提升关键基础部件核心竞争力具有重要意义。 一、科学目标 以高频高效电机铁芯为应用导向，研发出兼具高非晶形成能力、高饱和磁感强度和低磁致伸缩系数的新一代软磁非晶合金材料，形成软磁非晶材料高效研发的新技术，获得非晶铁芯低成本加工成型新工艺，突破非晶铁芯制造难题，为高频高效非晶电机在高端装备中的广泛应用提供科学依据和技术支撑。 二、研究内容 （一）软磁非晶合金的形成机理及其性能调控规律。 研究软磁非晶合金形成过程中熔体结构的演化规律，揭示软磁非晶合金的形成机理；探明软磁非晶合金的微观结构和宏观磁性能、力学性能的关联性及其调控规律。 （二）新型高性能软磁非晶合金的高效开发技术。 建立软磁非晶合金的高效制备和集成化性能表征的新方法，获得兼具高非晶形成能力、高饱和磁感强度（1.8T以上）和低磁致伸缩系数的新一代软磁非晶合金。 （三）新型软磁非晶合金的加工性能优化。 探明非晶铁芯加工过程中结构和力学性能的演化规律，发展非晶合金塑性调控的新方法，探索软磁非晶铁芯塑性加工的新工艺，实现非晶铁芯的低成本和高效率加工。 （四）基于新型软磁非晶合金的高频高效电机开发。 发展高速非晶电机的损耗精细计算、分离理论及效率准确测试的方法和关键技术，优化非晶铁芯和高频高效非晶电机的结构，研制新一代高频高效非晶电机示范性样机。 三、申请要求 （一）申请书的附注说明选择“高频高效电机用非晶软磁材料基础问题研究”，申请代码1选择E0106。 （二）咨询电话：010 “第三代半导体中压电-电/光耦合新效应、材料与器件 研究”重大项目指南 第三代半导体是信息、能源等战略行业的重要材料，世界各国均将其列为国家重点发展战略。压电极化是决定第三代半导体器件电/光性能的重要因素。如何调控压电极化，突破大功率晶体管功率瓶颈，以及提高光电器件光电转换效率是当前亟需解决的科学技术难题。因此，第三代半导体压电-电/光多场耦合效应的研究不仅能极大丰富半导体物理学，而且将变革器件设计理念及制造技术，推动其在大功率晶体管和发光二极管等重大应用的变革性突破，对电子探测技术和照明技术具有重要意义。 一