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
全部 数理化基础科学 生命健康 地球科学 生态环境 制造科技 信息科技 先进材料 资源能源 农业科技 空天科技 其他
征集年度
全部 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018
碳中和 高效内燃机 氨氢融合燃料 近零排放
碳中和背景下，内燃机如何实现高效零碳无污染？ 随着我国“碳达峰”与“碳中和”目标的提出，内燃机低碳化、零碳化势在必行。氢和氨都是未来的碳中和燃料。“氨氢融合”有利于应对单一氢能利用在运输、存储、车载、安全、成本等方面的挑战，氨作为氢能载体的燃料利用是当前和未来国际前沿科技创新。 但氨存在点火难与燃烧慢的问题。相比于传统碳氢燃料，氨的反应活性低、自燃温度高，其需求的最小点火能量为汽油的60倍以上，层流火焰速度约为汽油的1/5，这大大提高了氨内燃机的开发难度。如何克服氨燃烧反应惰活性、提高氨发动机循环热效率是开发高效氨氢内燃机机的两大难题。 为了实现氨、氢燃料供给，需要开发专用的氨喷嘴和氢喷嘴，现有的柴油、汽油机及天然气喷嘴均不适用氨、氢喷射。氨喷嘴需要解决的最大难题是腐蚀性问题，氢喷嘴需要解决的最大难题是密封问题。 在排放方面，氨基燃料排放与传统汽柴油相比有较大差异，有NOx、N2O和未燃氨排放问题。氨气具有刺激性气味，国6法规要求氨浓度不超过10ppm。而且，氨燃料发动机排放随工况变化较大。因此，如何保证瞬变工况下，氮基排放对环境无污染，是氨氢融合内燃机的第三个难题。
推荐机构： 中国汽车工程学会
2024年度
空间多维组学 下一代分子病理 精准诊断 药物靶标挖掘
解析生命大分子在细胞和组织间的空间分布规律及其与疾病发生发展的关联特征，是关系到下一代创新药物和新型诊断工具研发的重要科学问题。传统分子病理技术存在的检测指标单一、通量低、分辨率低等不足等问题，不但诊断效率低下、总体价格昂贵，而且无法从多维角度探索病理组织微环境全貌，也难以高效挖掘新药靶标和诊断标志物，因此亟需开发多维度、高通量、单分子、单碱基级别的新型空间多维组学系列技术与产品，实现在组织和细胞的原位水平对多重生命大分子（DNA、RNA、蛋白质）的检测与分子空间图谱的绘制。一方面利用单细胞空间组学技术挖掘新型疾病诊断分子标志物与治疗新靶点，另一方面进行下一代分子病理技术的转化开发，为精准诊断与个性化医疗提供新一代的分子病理利器，同时从新维度和视角助力药物靶点和精准诊断标志物的挖掘。
推荐机构： 中国神经科学学会
高通量 多模态 脑机交互 类脑智能
当下生命科学领域亟需解决的一个重要难题为：在神经科学和医学领域，无法高效地将神经组织中的多模态信息（细胞的基因表达信息、细胞形态和神经网络结构等形态信息、电生理功能信息）进行联合分析的技术难题。因此，首创一套针对神经系统的基因表达、结构和功能进行全面解析的类脑器官培养及实验研发的一体化平台具有重要的战略意义。
推荐机构： 中国生物工程学会
新污染物 多介质环境 污染识别 污染溯源 健康风险
识别和溯源持久性有机污染物（POPs）、抗生素（Antibiotics）、内分泌干扰物（EDCs）、微塑料（Microplastics）等新污染物（EPs）在多介质环境中的分布，有助于厘清其在不同环境介质中的产生来源、赋存特征、迁移转化机制，为新污染物健康风险管控提供技术支撑。然而，目前多环境介质中新污染物的筛查识别存在经济成本高、工作量大等难题，多界面新污染物的迁移转化机制仍不清晰，污染溯源和健康风险管理办法仍有改进之处。本课题通过探讨环境介质中新污染物识别、溯源和健康风险评估的相关进展，提出可能存在的问题，为进一步开展新污染物风险防范及不同环境介质新污染物的监测和风险管控提供新的研究思路。
推荐机构： 中国环境科学学会
人类演化 古人类化石 现代人 更新世 东亚
迄今，在中国境内近80处地点出土了更新世时期的古人类头骨、牙齿和头后骨化石，现有的化石证据表明，人类在东亚地区的生存与演化时间可追溯到170万年前或更早。这些人类化石的年代跨越更新世早期、中期到更新世晚期，含括了直立人、中更新世古老型人类、早期现代人以及一些演化分类存在争议的化石人类成员。“中国境内发现的古人类是否为现代中国人的祖先”，是学术界和媒体最关注的焦点问题之一，同时也是东亚地区人类起源和演化的未解难题。
推荐机构： 中国古生物学会
高地震烈度区 高拱坝 相对单薄 不对称
LP水电站地处青藏高原与云贵高原之间的斜坡过渡地带，区域构造稳定性较差，场地基本烈度Ⅷ度，挡水建筑物为300m级特高拱坝，抗震设防烈度Ⅸ度。拱坝坝址存在右拱肩山体相当单薄、左右岸地形不对称、两岸坝基综合变模对称性差、左岸坝基上下部变模差异较大等复杂地质条件，特高拱坝建设需重点开展相对单薄的右拱肩整体稳定性分析、地形地质条件不对称情况下的拱坝体形优化、复杂地质条件的建坝基础处理、工程安全可靠性评价等方面研究工作。
推荐机构： 中国大坝工程学会
自主可控 设计软件 基础设施领域 新基建
基础设施领域包含多个方面，如交通基础设施、能源供应设施、水利水电设施、通信设施、市政公用设施和公共服务设施等，其中交通基础设施领域在我国占据着至关重要的战略性地位，涵盖公路、铁路、航空、水运、轨道交通等。工程设计软件作为工业软件的重要分支，是基础设施领域的关键生产力，其生态与发展是交通强国的重要体现。工程设计软件分为基础软件和应用软件。基础软件如 AutoCAD、ArcGIS、ANSYS 等，具备基础且通用的功能，像二维/三维绘图、地理信息系统、有限元分析等，不依赖于其他软件。应用软件如纬地道路、桥梁大师等，是基于基础软件或利用其输出数据进行二次开发的，以实现专业化的设计功能，比如道路设计、桥梁设计等。软件集成了复杂的算法和模型，可以辅助各类工程项目进行规划、设计、分析以及仿真模拟，在基础设施建设中发挥着重要作用。根据《中国工业软件产业白皮书（2020）》中数据显示，直至2019年前，我国95%的工程设计软件依赖进口。从2020年开始，欧美国家开始对我国一些企业开展制裁，而设计软件领域严重被欧美国家制约。为打破国外技术壁垒与垄断，解决“卡脖子”难题，保障数字工程建设安全，提升新质生产力，在基础设施领域实现设计软件的自主可控迫在眉睫。 21世纪以来，我国基础设施建设领域迅猛发展，然而工程设计软件却高度依赖进口。采用国外设计软件存在巨大的信息安全风险，若基础设施重要控制性工程的关键信息发生泄露，将直接危及国家安全。与此同时，伴随中美贸易摩擦风险的不断增大，关键核心技术受制于人，致使我国基础设施建设面临“卡脖子”风险，甚至对“一带一路”国家战略产生影响。鉴于此，建议国家强化政策支持力度，完善相关学科建设，加大资金投入规模，健全软件生态体系，以此加快国产工程设计软件的发展，降低对国外技术的依赖，保障信息安全，促进产业的健康发展。
推荐机构： 中国公路学会
表型组学 遗传学 医学 基因-表型-环境关联
基因和环境相互作用决定人体的各种特征，这些人体特征即表型（Phenotype）。人类表型组（Human Phenome）是从胚胎发育到出生、成长、衰老乃至死亡过程中，人的形态特征、功能、行为、分子组成规律等所有生物、物理和化学特征的集合。表型包括微观表型和宏观表型。微观表型包括转录本、蛋白质、代谢物、细胞亚群、微生物等等；宏观表型包括影像学表征、体貌特征、疾病病征、健康状态、环境适应能力等。现代生命科学和生物医学的核心问题就是揭示宏观表型的微观机制。以破解微观表型与整体之间的复杂关联为目标，通过大规模表型全景精密测量与数据系统解析，破解基因-表型-环境、宏观-微观表型之间以及宏观表型项目之间的关联与调控机制，将达到对生物系统的全面理解，最终帮助实现对疾病与健康的精准干预。
推荐机构： 中国认知科学学会
多相反应器 一步放大 中试 介科学
如何实现多相反应器从实验室到工业规模的一步放大，避免逐步试错的中试环节，从而缩短研发周期、降低成本，是化工产业升级的关键挑战。一步放大的科学难题在于对从原子到生态环境的多尺度结构，特别是对各单元与系统尺度间复杂的介尺度动态结构，缺乏深入理解和有效的量化分析方法，这在广泛应用的气固、气液、液固和气液固等多相反应器中尤为显著。因此，建议从科学根源出发，深入理解介尺度复杂性的影响，准确预测和调控过程工业中的多尺度结构；基于自主知识产权软件，构建自主生态系统。提供准确、高效、经济的全新研发手段和模式，建立主要工艺反应器一步放大的模拟优化和减排示范，推动低碳产业的跨越式发展。
推荐机构： 中国化工学会
海上综合能源岛 构网型海上风电 氢基能源 绿电消纳
随着海上风电开发向深远海迈进，风与波资源均越趋富集，能有效提高综合用海效率、整体发电能力、整体经济性、整体输出稳定性的风波同场就成为一种降本增效增稳的可行选择，如何发挥风波同场协同效应、保障其电力稳定送出、储存和消纳成为重要研究方向。首先，波浪能与海上风能间存在显著伴生关系，目前风波同场开发技术尚不成熟，迫切需要解决风波同场开发关键技术，将极大推动海洋可再生能能源产业的发展。其次，当前海上风电送出方案中的低频输电和中频输电技术的发展尚处于起步阶段，工程应用经验不足，而工程实践和理论研究均表明海上风电场通过多端直流并网可降低工程成本并提高系统效率，海上风电群经多端直流送出具有重要研究意义。再次，利用海上风波电产生的绿色电力制氢不仅为海上风波电消纳提供新思路，也是未来新能源替代传统能源的重要手段之一，而制氢、制甲醇等氢基能源对电能质量的稳定性要求较高，频繁的电力波动会对电解效率、氢气纯度和化工设备的运行寿命造成影响，迫切需要开展适应波动性电源的制氢、制甲醇技术研究，解决海上风波电规模化存储难题。第四，大规模海上风波电电力消纳问题也是海上风波电建设面临的核心挑战之一。通过海水淡化、海底数据中心等方式可以促进绿色能源的就近消纳，而如何开展适应风能变化的海水淡化装置的自适应运行策略及控制方法研究以及解决海上风波电直供数据中心的供电安全是亟待解决的问题。
推荐机构： 中国水力发电工程学会
