通过耦合与杂化实现柔性材料的功能涌现

柔性材料 多功能耦合 有机无机杂化 功能涌现

当前，人工智能、电子信息、航空航天、新能源和生物医药等新兴产业迅猛发展，具有独特性能的柔性材料因其在脑机接口、电子器件、能量存储、诊疗修复等方面的广泛应用前景，成为关键性材料，多功能耦合与杂化是柔性材料满足这些需求和应用的关键所在。然而，简单地将功能基元与柔性基材混合往往会导致材料结构与功能下降，这可归咎于功能位点暴露不完整、接触界面不连续以及杂化产生过程中的热应力或机械应力分布不均等问题。解决这些问题需要从多个尺度系统思考，包括分子尺度的柔性基元设计，纳米尺度的功能基元的精确构筑，微米尺度的相分离等。因此，为使柔性材料的杂化功能超出其基础的单一功能范畴，实现功能涌现，需从复杂系统的角度提出通用策略，形成新的研究范式，从而在功能层次、操作特性、综合性能等方面实现全面提升，以满足新兴产业对兼具优异性能和特殊功能组合柔性材料的迫切需求。

推荐机构： 中国化工学会

2024年度

高性能纤维及复合材料表界面的基础科学问题是什么？

纤维 复合材料 表界面 科学

高性能纤维及复合材料以其高性能、轻量化等优点，国际上已经在航空航天等高端领域大量应用，并正加速向汽车、轮船、轨道交通等领域，以及自行车、球拍等应用领域扩散。高性能纤维及复合材料的表面界面，对材料的制备工艺、产品性能以及应用等具有重大影响。我国在高性能纤维及复合材料的表面界面的基本科学问题方面的研究滞后于应用研究，由于缺乏理论指导材料性能的提升与功能化进展缓慢，阻滞了进一步应用发展。在高端领域关键材料尚不能实现国产化替代，仍存在“卡脖子”技术。美国、日本、西欧等在尖端产品领域对我国实施产品禁运与技术封锁，严重影响了我国在这些领域的技术进步与产业发展。 我国在高性能纤维及复合材料的基础科学问题研究突破不足、积累不够，生产装备及工艺落后于发达国家，高性能纤维及复合材料的综合性能相对不高且成本较高，导致其严重依赖进口。

推荐机构： 中国科学学与科技政策研究会

2023年度

如何实现原子尺度精准制备和结构调控构建未来信息功能器件？

低维材料 原子制造 功能器件 精准调控

降低能耗是实现我国双碳目标的重要手段。未来信息器件必然朝着性能更高、功耗更低、尺寸更小的方向发展，材料尺寸的极限目标达到单个原子水平，极限尺寸材料和器件的可控制备及物性调控都需要在新材料、新技术和新物理等方面展开前沿研究和相关知识储备。随着材料和器件的特征尺寸进一步缩小，达到“有限个原子”这一特征尺度时，其物理性质对材料和器件自身的原子构型以及边界、表界面的原子结构都极其敏感，量子效应显著，并表现出一些新奇的物理性质，经典半导体物理不再适用。因此，为了达到器件发展的极限目标，需要发展原子尺度精准的材料制备及表征、信息器件构筑及功能调控的方法和技术。

推荐机构： 中国真空学会

2022年度

如何突破大尺寸晶体材料的制备理论和技术？

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

2021年度

人工智能技术与新型智能复合材料的深度融合及其未来对智能社会的影响

智能材料 人工智能 深度融合 智能社会

推荐机构： 中国复合材料学会

2018年度

高活性可见光催化材料的研究

可见光响应 光催化功能材料 光催化研究进展 光催化经济社会效益

推荐机构： 先进材料学会联合体

2018年度