日前，“十三五”首批3个重大项目指南公布，其中材料就占了俩：二维石墨炔可控制备与性质、高性能构件材料-结构-一体化设计与制造。前者将获得不超过1700万资助，后者获得不超过1500万的资助。

    以下是2个材料重大项目指南内容：

    二维碳石墨炔可控制备与性质

    合成、分离新的不同维数碳同素异形体是过去二三十年物质科学领域的研究焦点，科学家们先后发现了三维富勒烯、一维碳纳米管和二维石墨烯等新的碳同素异形体，这些材料均成为了国际学术研究的前沿和热点。石墨炔作为具有中国自主知识产权的新材料，在国际上 产生重要影响，正在形成一个新的研究领域。本重大项目将通过深入研究二维碳石墨炔新的合成方法学、大面积高质量石墨炔单层膜、少数层薄膜的可控生长新方法、建立适合二维石墨炔单层膜和体材料表征的新方法，以及石墨炔物理、化学新性质等，取得一系列具有重要影响、具有我国自主知识产权的成果，形成有特色的研究体系，引领国际上该领域的发展。

    一、科学目标

    本项目拟选择建立有特色的表征与计算机模拟的新方法指导石墨炔性质与功能研究，以获得高质量石墨炔少数层薄膜及单层石墨炔薄膜生长为突破点，理解石墨炔的本征性质，并在化学修饰和掺杂研究的基础上拓展石墨炔的基础和应用研究，实现如下科学目标：建立高 质量二维碳石墨炔基材料大面积、高取向薄膜的可控制备方法学；实现二维碳石墨炔单层膜的可控合成及原子相分辨结构探测；研究二维碳石墨炔材料的能带与结构调控机制、性质与应用；发展二维碳石墨炔的模拟、表征与理论计算的方法。通过上述研究推动石墨炔科 学研究的快速发展。

    二、研究内容

    发展石墨炔高效、低成本、重复性好的合成方法和可控石墨炔大面积薄膜的生长和自组装新技术，获得宏量石墨炔体材料和大面积、高质量、厚度以及层数可调的石墨炔薄膜；探索制备单层石墨炔薄膜的可控生长新方法和技术。

    二维碳石墨炔的模拟、表征与理论计算发展和利用第一性原理和分子动力学计算理论模拟方法研究并揭示石墨炔的形成和生长机理及其规律，指导设计和优化合成反应及新性质、新功能研究，实现对单层石墨炔薄膜和少数层石墨炔结构、电子结构、微区结构以及单层石 墨炔本征物理和化学性质的模拟计算和表征。

    二维碳石墨炔动态过程研究

    研究二维石墨炔有序结构中载流子、能量以及光子的转移和传输过程，探索在复杂、极端化学反应下物质演变的过程和规律（包括结晶化、有序化等），阐明二维石墨炔的化学结构、电子结构和聚集态结构对其性能的影响，揭示二维石墨炔及其聚集态的形成机理、生长 机制和动力学过程。

    石墨炔的功能化

    发展重复性好、可大尺寸组装高有序、高取向石墨炔薄膜和聚集态结构的新技术和新方法，研究二维石墨炔小尺寸、不同维数的新效应，探索石墨炔新应用；发展石墨炔基复合材料，研究石墨炔基复合材料表面和界面微结构，实现对其结构和功能的调控。

    三、申请注意事项

    （1）申请书的附注说明选择“二维碳石墨炔可控制备与性质”（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。

    （2）申请人申请的直接费用预算不得超过1700万元/项（含1700万元/项）。

    （3）本项目由化学科学部负责受理。

    高性能构件材料-结构一体化设计与制造

    高性能构件多服役于苛刻环境，一般具有超强承载、极端耐热、超高精度、超轻量化和高可靠性等特性，是高超飞行器、运载火箭、轨道空间站和核聚变装置等重大装备的核心组成部分。受材料、结构和工艺等多重因素的耦合影响，高性能构件设计与制造目前存在以下 三方面问题：一是由于材料分布和多尺度结构特征对构件性能的耦合影响规律复杂，导致构件材料与结构匹配的性能设计困难；二是由于传统设计方法和制造工艺的约束，导致复杂构件整体制造困难；三是由于缺乏构件精确成形调控方法，需反复试错，造成高性能目标 控制困难。

    材料-结构一体化设计与制造是解决上述问题的有效途径。通过材料与结构的匹配优化设计，从宏微多尺度发掘材料与结构潜力，突破现有设计极限；采用增/减/等材复合制造，探索复杂构件整体制造新方法；强化梯度材料组织与多尺度结构的形性协调，实现构件性能的精确调控。开展相关领域基础研究可促进材料、力学、信息与机械学科交叉，发展和丰富材料结构一体化设计与制造内涵，并为航空航天等领域国家重大装备需求提供基础理论保障。

    一、科学目标

    以航空航天典型高性能复杂构件为研究载体，探明多尺度结构与构件性能的映射规律，揭示材料组织演化与结构变形的交互作用机制，探索材料结构一体化复合制造原理，形成材料结构一体化设计与制造基础理论，实现高性能复杂结构的整体制造。

    二、研究内容

    研究苛刻服役环境下高性能构件宏微多尺度性能表征建模及材料结构与性能的映射规律，建立宏微结构构型与材料分布的跨尺度拓扑优化设计新方法。

    多材料结构逐点/逐域控制的增材制造

    研究成形过程熔池的表/界面行为和多材料、多尺度结构的界面问题，揭示界面应力的局部能场调控机理，实现材料结构的形性协调。

    异质材料构件的界面行为与结构精确制造研究异质材料叠层制造中宏细观界面特征形成和几何误差传递规律，探索复合制造过程的调控策略，实现高性能构件几何特征与性能的同步精确制造。

    材料组织演化与结构变形的精确调控

    研究高性能构件材料组织演化与结构变形的耦合机理，揭示外加能场对构件材料组织和变形的影响规律，实现多场耦合作用下结构变形协调与性能的精确调控。

    高性能构件整体制造新原理与新装备

    基于材料-结构一体化设计与制造新方法，探索与验证典型构件整体制造新原理、新工艺与新装备。

    三、申请注意事项

    （1）申请书的附注说明选择“高性能构件材料-结构一体化设计与制造”，申请代码1选择E0508（以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理）。

    （2）申请人申请的直接费用预算不得超过1500万元/项（含1500万元/项）。

    （3）本项目由工程与材料科学部负责受理。