问题类型
全部 前沿科学问题 工程技术难题 产业与技术问题
学科领域
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征集年度
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新能源 电力系统 电网构建型 同步支撑
随着“碳达峰，碳中和”目标的提出，以风电、光伏为代表的新能源将得到规模化发展，高比例新能源和高比例电力电子设备电力系统正逐步形成。然而现有电力系统仍以同步机为主导，新能源以跟随同步机的方式运行，不具备自组网能力，对电网同步支撑能力较弱，无法满足高比例新能源下电网的稳定运行要求。在未来，如何构建以新能源为主导的电力系统，保证电力系统的安全稳定运行是大规模发展新能源、实现“碳达峰，碳中和”进程中的关键问题。
推荐机构： 中国能源研究会
2021年度
气候变化 河流水系 水资源 青藏高原
近几十年来，在全球变暖的大背景下，青藏高原呈现加速增暖的趋势，气候趋于暖湿化，致使冰川积雪加速融化、降水明显增多、湖泊扩张加剧、河川径流增加。根据中国科学院青藏高原研究所发布的《西藏高原环境变化科学评估》报告和第二次青藏高原综合科学考察研究项目阶段研究成果，“高原水塔”（“亚洲水塔”）正朝着失衡失稳的方向发展，即区域内固液结构失衡、液态水体储量的增加导致“水塔”结构失稳。伴随上述过程，青藏高原生态系统表现为整体好转（变绿）、局部变差（退化）的分异性特征。近年来山体滑坡、泥石流、山洪、冰川湖溃决等地质灾害呈增加趋势。在上述变化过程驱动和影响下，青藏高原河流水系统正在发生或即将发生深刻变化，然后，过去和现有研究对于这一变化过程、驱动因素、未来趋势和影响等问题还缺乏系统的研究和认识。 围绕这一核心关键科学问题，亟需关注和开展下述问题的研究： 1）近几十年来，青藏高原各大河流源区水系发生了什么样的变化？它们的水系结构及水文特征如何？ 2）各河流水系变化的驱动因素及影响贡献情况如何？各影响因素与河流水量变化的定量关系如何？ 3）当前各河流水系的结构稳定性如何？未来在气候变化持续的情况下，各河流水系结构和水量会如何变化？ 4）不同未来气候情景下，青藏高原河流水系结构及水量变化对下游流域和国家水资源供给安全影响如何？ 5）为应对不同情景下可能产生的洪涝或干旱灾害时的防灾减灾策略如何？
推荐机构： 中国生物多样性保护与绿色发展基金会
功能材料 功能晶体 矿产资源 稀土资源
晶体材料已广泛应用于能源、环境、信息、医疗、军事等领域，在人类社会发展中起着举足轻重的作用。近年来，随着高新技术的飞速发展，获取大尺寸、高质量晶体材料已成为制约相关行业发展的瓶颈。随着晶体尺寸增加，晶体的质量和均匀性问题更加突出，直接影响器件的可靠性、耐久性等性能。 晶体生长过程涉及复杂的物理和化学问题，大尺寸晶体的生长更涉及到不同尺度上的相变、界面变化、缺陷形成与增殖机理。在工业生产层次，亟需根据晶体生长原理和技术建立可靠的晶体生长工艺，设计精密的数字化生长设备，突破国外的技术封锁。
推荐机构： 中国科协先进材料学会联合体
基因 表型 环境
“淮南为橘，淮北为枳”，生动说明了环境影响农作物育种和栽培有效性的重要程度，因此外界环境因子对基因到表型的过程调控机制及其作用网络是一个重大科学问题。涉及到环境响应、基因表达、性状发育、品质形成等复杂的内外协同调控过程。研究农作物基因到表型的环境调控网络，有望提高农作物育种效率，实现定向育种与精确栽培。
推荐机构： 中国农学会
守时 授时 相对论 标准时间
时间是全人类共同的语言。守时、授时和历法只为统一时间。对于未来的月球、火星基地，以及深空探索来说，“动钟变慢，弱引力势的钟快”的相对论效应对原子钟的影响不可忽略。当前人类使用的时间规则只能适用于地球引力势范围内，不能适用于更广阔的宇宙空间，在地球引力势外的广域时空中如何统一时间的问题，仍是计量学、空间科学和天文学共同的科学问题。空间守时系统针对现有地球上的标准时间不能用在地球以外的其他坐标系的问题，提出了一种新的统一时间的方法。
推荐机构： 中国宇航学会、中国计量测试学会
中微子振荡 无中微子双贝塔衰变 超出标准模型的新物理 宇宙物质-反物质不对称
中微子是构成物质世界的最小单元之一，它的质量起源机制以及与其他物质的相互作用特性一直都是粒子物理学研究的核心问题。实验证明中微子有质量，而粒子物理学标准模型却预言中微子质量为零。因此，标准模型是不完备的。中微子质量起源跟宇宙物质-反物质不对称问题、暗物质、天体演化等宇宙起源和演化问题密切相关。
推荐机构： 中国物理学会
铝合金 超低温成形 双增效应 物理机制
铝合金是火箭、飞机等运载装备的主体结构材料。但是，高强铝合金常温塑性差、硬化能力低，难以成形整体薄壁曲面件，一直是制造领域的国际难题。通过实验发现铝合金在超低温条件下出现延伸率与硬化指数同时提高的双增效应，分别增加至40%和0.5以上、提高1倍多。利用这一反常现象，发展出一类与现有冷成形和热成形完全不同的超低温成形技术。作为一类全新的变革性技术，超低温成形的核心是利用双增效应。为什么铝合金在超低温下不仅没有冷脆，还大幅提高塑性和硬化能力？急需从原子及微观层面阐明双增效应的物理机制。
推荐机构： 中国机械工程学会
记忆印迹 信息编码 脑机接口 神经化学
在记忆活动中出现的记忆印迹细胞数量稀少。而记忆印迹细胞的活动承载了对复杂外界信息的记忆存储与提取过程，体现出对高维度复杂信息变量的降维与高效处理。记忆印迹细胞在记忆形成过程中是如何产生的，其活动如何通过神经网络编码、存储与提取记忆是一个非常值得研究的科学问题。
推荐机构： 中国细胞生物学学会
纳米催化 限域效应 计算化学 动态原位表征
将纳米技术引入催化领域形成的纳米催化技术由于独特、优越的催化性能备受关注。催化的本质是反应分子与催化剂表面的电子转移，而纳米尺度下体系尺寸的限域效应对电子结构的改变对于催化活性具有重要影响。研究纳米催化体系的限域效应将有助于从本质上加深催化过程的认识和理解，进而从原子、分子层面指导高效纳米催化体系的构建。
推荐机构： 中国化工学会
板块运动 动力机制 地球物理 证据
自魏格纳一百年前提出大陆漂移假说以来，驱动板块运动的动力机制一直是地球科学中最重要的问题之一。地球上的板块都会运动是不争的事实，但到底是什么动力驱动它们运动则一直存在争议。历史上地球物理证据在这个方面发挥了关键作用，比如海底扩张和板块构造假说就是基于古地磁和海底磁异常条带这些地球物理证据而提出来的。但这些都是表面证据，只是证明了板块的确发生了运动，但到底为什么运动，还有很多争议，目前主要有三种观点，一是以海底扩张为主的“推力”模型，二是以俯冲板片拖拽力为主的“拉力”模型，三是以重力滑移驱动为主的“自驱动”模型。板块运动的驱动力应该在地球深部，仅仅依靠表面的地质证据难以突破，地球物理证据在这方面应该发挥关键作用。
推荐机构： 中国地球物理学会
