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
载人火星 推进 核动力 航天器
载人火星探测是一项艰巨的任务，以往的研究方案多以低速度增量需求的长期火表停留任务为主，增加了航天员在轨长期驻留的风险挑战，因此开发快速往返技术是安全实现载人火星任务的最基本要求。采用先进推进技术，降低发射重量，提高推进效率是快速往返的必然选择，但目前工程实施难度大。需通过顶层设计规划，选择合适出发窗口，进行轨道设计与优化，决策推进技术途径，攻关关键技术，开展在轨演示验证，形成载人火星快速往返能力。
推荐机构： 中国宇航学会
2023年度
路基工程 多灾种 风险评估 性能保持
川藏铁路超高宽幅站场路基灾变风险评估与长期性能保持是关系到工程全生命周期建设与运营的技术难题，超高宽幅站场路基功能分区多，长期稳定与空间变形演化十分复杂。该难题致力于构建板块挤压、高原隆升、气候变化和工程扰动等内外动力作用下超高宽幅站场路基灾变风险评估与性能保持的理论与技术体系，阐明川藏地区多灾种综合风险内涵与形成机制，量化区域多灾种危险性、承灾体脆弱性和恢复力，实现多灾种、全要素、多层级的综合风险动态模拟与评估，突破多灾种多尺度多物理场的超高宽幅站场路基灾害全过程分阶段风险评估技术瓶颈，有助于支撑川藏铁路等重大工程高起点高标准高质量建设、贯彻落实“交通强国”战略。
推荐机构： 中国地震学会
生殖衰老 卵母细胞 胚胎 病理生理机制
人类社会正面临着人口老龄化和生育力下降的严峻挑战。孕产妇年龄增长和与年龄相关的生育率下降是现代生殖医学面临的全球性挑战。卵母细胞、胚胎与子宫生理性衰老及病理性发育异常是导致女性生殖衰老、更年期、后代不育、妊娠并发症和出生缺陷发生的关键因素。目前，减缓卵巢功能的丧失延长生育周期是生殖医学中最大的挑战之一。以动物模型进行的抗氧化剂研究（如褪黑素、NMN、BGP-15等）、纤维化抑制和血管新生抑制研究，距离临床的转化还有很大的距离。针对女性生殖衰老的生理病理机制，有以下科研重点问题：（1）卵母细胞及胚胎发育衰老过程中表观遗传变化，包括RNA修饰（m6A、 ac4C、Ψ等）、组蛋白修饰（H3K4me3、H3K9me3和H3K27me3等）、DNA甲基化及蛋白翻译后修饰，结合抑制剂及激活剂筛选新型衰老延缓药物；（2）衰老卵母细胞及胚胎非整倍体发生机制，筛选参与调控染色体精准分离的关键因子并进行结构解析；（3）高级DNA结构（包括G四联体、Z-DNA结构等）在衰老卵母细胞和胚胎发育中的变化特征及功能机制；（4）生殖衰老过程中卵母细胞发育与线粒体稳态的关系及具体作用机制；（5）针对以上科学问题的解答，提出延长女性生育周期安全有效的临床干预策略。
推荐机构： 中国女医师协会
天然气提氦 气体分离 膜分离技术 离子液体膜
氦气是国家重要战略稀有气体资源，在国防军工、高端医疗、电子制造和大科学装置等领域都发挥着不可替代的作用。我国对氦气的需求量极大全球第二，但超过95%的氦气都依赖进口，是严重的“卡脖子”气体。氦气通常是与天然气伴生的，我国已发现的氦气藏普遍品位低，其中浓度低于500 ppm的气藏约占一半，低品位含氦天然气因提取困难而未得到充分利用，造成了严重的资源浪费，因此开发面向贫氦天然气的低成本提取技术是保障我国氦资源安全的关键难题。气体分离膜技术因分离过程不涉及相变，具有绿色、高效、节能的显著优点，为低成本天然气提氦提供了新机遇。开发气体分离膜与低温吸附或者低温精馏的耦合提氦技术被认为是实现低成本天然气提氦的有效途径，即通过膜分离富集的粗氦再经低温吸附或低温精馏得到高纯氦。膜富集得到氦气的纯度决定了低温吸附或低温精馏的设备投资和运行成本，因此膜分离技术也是实现低成本天然气提氦的关键。膜分离技术的核心是膜材料，开发具有自主知识产权的高性能天然气提氦膜材料与膜组件，并考察膜分离性能与低温技术耦合及经济性的关联对于我国低成本天然气提取和保障氦资源安全具有重要意义。
推荐机构： 中国化工学会
2022年度
地球健康体检 对地观测技术 健康地学 谱遥感
对地观测（遥感卫星）系统是空间基础设施的重要组成部分，因其综合、动态、快速、大范围获取数据的优势，可作为全球资源环境动态监测及评估的核心技术。全球人类活动的不断加剧已使得地球生态环境的健康状况逐步下降，进而反作用于人类的自身健康。基于开展有效地球健康诊断、评估与识别的迫切需求，提出了对地观测技术发展的重点技术。围绕地球健康体检的科学内涵和健康地学目标，在系统梳理国内外新型对地观测技术进展基础上，提出了地球健康体检的主要内容、技术流程及其关键技术，总结了新型对地观测技术开展地球健康光谱监测网络建设平台构建方法以及开展地球体检的示范思路和展望。
推荐机构： 中国遥感应用协会
隧道工程 灾变机制 安全控制 性能保持
青藏高原山川密布，地质复杂，气象多变，严寒缺氧。川藏铁路横穿内外动力耦合作用最活跃、最复杂的青藏高原东部地形急变带，隧道群密集，长大深埋隧道众多，这些隧道面临着大位移活动断层位错、强烈大变形、极强岩爆、高温热害、高水压突水涌泥等重大工程地质灾害，隧道建造安全风险极大。与此同时，板块构造运动、自然沉积等作用引起超长深埋隧道周边环境具有显著的空间非均匀性和多相性，部分岩体物理力学特征呈现高度各项异性，这些非均匀各向异性自然效应严重影响隧道的长期正常服役。为探明川藏铁路深埋超长隧道工程在四高（高海拔、高水压、高地应力、高地温）和两强（强动力扰动与强卸荷）作用下的灾变机理，构建深埋超长隧道工程的安全建造技术体系，构建超长深埋隧道非均匀各向异性自然效应作用下超长深埋隧道的受荷模式及其结构性能劣化模式，亟需开展大型活动断裂带黏滑及蠕滑作用下隧道灾变机制与减震结构、深部复杂软岩损伤时效演化过程与大变形防治、极高地应力岩体能量赋存规律与岩爆控制、高原岩溶和构造带高压水灾变机理与防控、高地温隧道固液气多相耦合传热机理与热害防治、非均匀各向异性自然效应下超长深埋隧道劣化机理与性能保持技术等方面的研究，以解决青藏高原内外动力与工程扰动叠加条件下超长超深埋隧道的建造安全面临的重大风险难题，进而构建极复杂地质超长深埋隧道灾害风险防控理论与安全建造技术体系，形成超长深埋隧道性能保持技术。
推荐机构： 詹天佑科学技术发展基金会
高温气体动力学 跨介质 热/力/化学耦合 热防护
高温跨介质热/力/化学行为源于超高速度、超高温度、超长作用时间极端环境气体与表/界面等对象的相互作用过程，并因此产生了极端物理化学反应、跨介质热/力载荷和跨尺度传热传质等基础科学难题。由于环境条件与时空尺度超越目前的经典高温气体动力学模型、实验模拟条件和基础科学认知，其科学属性包括高温气体动力学、离解与催化动力学、极端环境空气动力学、流/固耦合、材料计算设计和先进功能/结构设计等交叉领域，因此符合前沿科学问题定位。具体如：1) 空间流场组分演变、相态变化及与流动耦合问题。高温条件下气体分子会离解和电离、液体分子会破碎和气化，并会出现热非平衡及辐射效应等现象，同时高温气体基本性质认识不足，增加了分析与模拟的难度；2）跨介质的高动态多尺度响应影响问题。高温跨介质带来不同系统的质量与能量交换及能量与载荷的传递过程，存在不同介质的响应、形变及与流场的耦合过程，同时流场的高频量与结构响应相耦合，会为工程设计带来严重困难；3）结构高敏感影响参数的识别、非线性响应与防护方法问题。高温结构界面处的热流、摩阻、脉动压力及空气阻尼等参数与局部流动尺度密切相关，而材料与结构的响应亦与边界载荷和材料工艺特性相关，耦合特征呈现强非线性，为防护措施的选择带来极大难度；4）多效应耦合下的地面模拟验证方法与高精度测试表征问题。地面试验来流条件的限制使其难以模拟工程设计需要的实际运行条件，高温高速带来了空间流场相关参数测试的难度，尺度和灵敏度的限制使结构表面和内部相关量的测量异常艰难。
推荐机构： 中国空气动力学会
存算一体 工具链 芯片 产业化。
存算一体芯片在算力、能效比方面具有明显优势，能够有效克服“存储墙”和“功耗墙”问题，满足目前算力爆炸式增长的客观需求。但是由于关键器件材料性能制约、加工及流片工艺不完善、软件工具链技术缺失等问题，导致目前存算一体芯片工程化和产业化发展严重受阻。因此如何从存算一体芯片的原型设计、材料优化、加工工艺、软件工具链等方面进行系统性研发，实现存算一体芯片的工程化和产业化，是当前面临的一项重要产业技术问题。
推荐机构： 中国通信学会
对位芳纶 高强型 高模型 高端应用
目前国内对位芳纶已实现产业化生产，但生产规模小、成本高、诸多应用关键技术仍未完全掌握，无法形成质量稳定的应用产品，尚未能在重点领域实现规模化应用，特别是军用高端对位芳纶缺乏，高强型（美国杜邦KM2）和高模型（美国杜邦K-49AP）等高端产品仍需国外进口。开发高强型（美国杜邦KM2）和高模型（美国杜邦K-49AP）等高端产品制备及应用技术，解决“卡脖子”问题，替代进口；提升单线生产规模、降低成本。关键指标：高模型，拉伸模量≥110GPa，强度≥18cN/dtex，断裂伸长率≥1.5%；高强型：拉伸强度≥22cN/dtex，断裂伸长率≥3.6%。
推荐机构： 中国纺织工程学会
建筑工业化 高能耗 标准化设计 自动化生产 机器人施工 装配式建造 系统性
建筑业依然处于发展方式粗放、劳动生产率低、高耗能高排放等问题。同时，随着生育率持续降低、人口老龄化加剧导致建筑工人正逐年减少。如何将机器人施工和装配式建造相结合以解决建筑工业化和高能耗是需要建筑业和制造业共同关注的产业技术问题。 自动化生产和机器人施工技术是解决建筑工业化和高能耗问题的关键。钢筋混凝土材料的复合特性和预制构件的结构特点，建筑用机器人系统在架构、控制及运行环境等方面与传统工业机器人有很大不同，现有的工业机器人技术并不能建筑施工中满足需要。除生产制造环节外，在构件的运输、吊装、安装施工、装修、质量检测及运维等方面，智能机器人也都面临着一些特殊的技术问题。 新技术为解决建筑工业化和高能耗带来了新的契机，系统性的该问题迫切需要解决：（1）设计、生产、施工等阶段采用标准化设计、自动化生产，机器人施工和装配式建造技术的创新发展，如何形成完整的标准技术体系；（2）建筑产品对于市场适应性等原因，预制构件难以定型化、标准化，致使生产效率降低，成本居高不下，难以推广，应因地制宜的制定地域性标准产品；（3）根据国内现行标准的预制构件连接节点复杂，如何简化连接以适应装配式建造和机器人施工是持续提升装配式建筑易建性的主要标准制定和研究方向；（4）装配式建筑现行评价标准引导下，大多数做法将简单平板构件放在工厂制作，把大量的钢筋作业、模板复杂的构件留在施工现场制作，现场钢筋和模板作业量大、安装质量不易保证、施工效率较低、不宜推广现场机器人施工；（5）施工机器人技术尚不完善，且存在智能化程度不高、对需求适配性不高、抗干扰性差、难以满足复杂现场条件下施工的需求，导致其无法大规模推广应用；（6）建筑机器人的开发和使用方面缺乏系统性的、统一的行业标准；（7）施工机器人以装饰装修工程为主，缺乏对主体结构施工的机器人建造技术开发；（8）运维机器人处于探索阶段； 针对在建筑建造过程中设计、生产、施工、运维等阶段采用标准化设计、自动化生产，机器人施工和装配式建造技术的创新发展，应建立健全的智能建造设计、施工标准体系，推行地区性产品部品标准化体系，从评价标准引导复杂构件部品、成型钢筋网片工厂化生产、简单平板构件现场施工，引导采用钢结构建筑助力机器人智能建造，鼓励开发和使用主体结构施工的机器人建造技术开发和应用。
推荐机构： 中国土木工程学会
