从2019年国家自然科学基金改革看材料领域的发展热点

　　摘要：2018年12月29日，国家自然科学基金委在官网以图片的形式公布了2019年基金申请的一系列改革措施、申请须知和项目申请指南。国家自然科学基金委的科研经费分配方案最能体现国家战略发展方向与行业发展脉络，本文将重点梳理和分析材料领域往年项目的资助情况以及鼓励未来发展的新技术、新热点。

　　根据2018年国家自然科学基金委的公告，总体上看，工程和材料科学部受资助金额为19.20亿元，占比17.22%，位列八大学部的第三，经次于医学科学部和生命科学部，而2019年的项目指南指出今年面上项目直接费用平均资助强度预计和2018年度基本持平。因此，可以大胆地预计，宏观层面涉及材料领域的面上项目资助金额不会发生重大变化，所以我们的关注点应该放在同样的资助金额如何选择性分配。表1为材料科学学部面上项目近两年资助情况一览表。

表1 材料科学学部面上项目近两年资助情况一览表(万元)

(来源：资料整理)

　　亚稳金属、功能材料和表面工程连续多年在金属材料领域名列前茅

　　金属材料学科2018年度共收到面上项目申请1371项，增幅为21.11%;资助250项，总计1.50亿元，直接费用平均资助强度为59.96万元/项，资助率为18.23%。从申请数量来看，亚稳金属材料领域、功能材料领域和表面工程领域连续多年名列前茅，同时也是该学科的发展热点领域。

　　医用高分子、复合功能材料和信息功能材料在有机高分子材料领域最热

　　有机高分子材料学科2018年度共收到面上项目申请1246项，增幅为16.01%;资助240项，总计1.44亿元，直接费用平均资助强度为59.89万元/项，资助率为19.26%。

　　2018年度申请项目较多的领域有：聚合物共混与复合材料、生物医用高分子材料、有机无机复合功能材料、光电磁信息功能材料、高分子材料与环境、高分子材料结构与性能等。

　　能量转换与存储材料在无机非金属材料领域申请数量遥遥领先

　　无机非金属材料学科2018年度共收到面上项目申请1725项，增幅为8.02%;资助341项，总计2.05亿元，直接费用平均资助强度为60.04万元/项，资助率为19.77%。

　　从近3年申请的项目来看，功能材料申请数占63.48%，最为活跃，形成了很多学科热点，如能量转换与存储材料、低维碳及二维材料、多铁性与无铅压电材料、光电信息功能材料、多功能复合材料和生物医用材料等。其中能量转换与存储材料占无机非金属材料领域申请数量的第一位(2018年度约占23.27%)，光电信息功能材料、低维碳及二维材料、生物应用材料等领域的申请仍然较多，结构材料的申请单位相对集中，申请数量约占总申请总量的5.71%。以无机非金属材料为基础的复合材料申请数量也较多，其中功能复合材料的申请较过去有所增加。

　　相较之下，过去十年金属材料的研究热度在衰减

　　在分析金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料资助历年变化的时候，有一个前提是三大类材料每年的项目平均资助强度基本上是一致的，所以每一类材料的历年来的资助数量和资助金额基本上成正比关系。表2为三大类材料学科资助项目历年变化情况。

表2 三大类材料学科资助项目历年变化情况

(来源：资料整理)

　　金属材料领域青年项目的资助数量大幅上升，面上项目的资助数量大幅下降;地区项目和重点项目的资助数量处于缓慢上升趋势。

　　无机非金属材料领域面上项目和青年项目的资助数量大幅上升，地区项目的资助数量从2009年开始缓慢上升，重点项目、杰青项目、海外项目、优青项目数量一直很低。

　　有机高分子材料领域面上项目和青年项目的资助数量大幅上升，2012-2014年已有面上项目资助数量略有下降，2014年开始又逐渐上升，其余项目基本不变。

　　总体上，对比三大类材料领域，金属材料在十年前资助的项目数量高于其他两类，然而每年都经历缓慢的变化，十年后，金属材料的资助项目数量为无机非金属材料的一半，也远远低于有机高分子材料的资助项目数量。因此，金属材料的研究热度正在衰减。

　　优先资助大型风洞设计：复合、润滑、轴承和高温材料为攻关重点项目

　　2018年度工程与材料科学部共接收重点项目申请476项，在91个领域资助重点项目102项，资助直接费用30600万元，直接费用平均资助强度300万元/项，资助率为21.43%。

　　2019年在前沿探索、学科基础、国家需求等方面的89个领域资助重点项目100项左右，直接费用平均资助强度预计为300万元/项，资助期限为5年。涉及材料的项目如下。

　　金属材料项目包括：

　　1.钢铁材料设计、制备、加工和应用中的关键问题

　　2.有色金属材料设计、制备、加工和应用中的关键问题

　　3.高温合金、金属间化合物与金属基复合材料

　　4.亚稳及纳米金属材料

　　5.金属能源与催化材料

　　6.金属生物医用、智能与仿生材料

　　7.金属磁性和信息功能材料

　　8.金属新相、新功能与具有金属性质的新材料

　　9.金属材料结构表征、表面与界面

　　10.金属材料力学性能与服役行为

　　11.紫外到远红外的宽波段光电探测材料

　　12. 先进电工材料、装备基础理论和关键技术

　　无机非金属材料项目包括：

　　1.氮化硅基多孔陶瓷的制备新技术及基础研究

　　2.在无机非金属材料前治领域中自由选题

　　3. 土木工程材料再生及其在结构工程中的应用

　　有机高分子材料项目包括：

　　1.结构与性能导向的高分子材料化学

　　2.高分子材料聚集态结构调控及其与性能的关系

　　3.高分子材料加工(含微纳加工和增材制造)新理论、新方法和新技术的基础研究

　　4.生物医用高分子材料的关键科学问题

　　5.高性能有机高分子光电材料与器件的关键科学问题

　　6.与能源、生态环境和资源等相关的高分子材料基础研究

　　7.高分子复合材料的结构/功能设计、制备及性能研究

　　8.面向国家重大需求的高分子材料领域重大难题/挑战的基础研究

　　9.高分子材料理论、模拟和表征方法与技术的基础研究

　　2019年度工程与材料科学部拟在“大型风洞设计建设中关键科学问题”研究领域建设重点项目群，资助重点项目4项，平均资助强度300万元/项，资助期限为3年。涉及材料领域的重点项目包括：复合材料强韧化机理、微结构与性能演化规律及寿命评估;低温重载工况下自润滑材料摩擦磨损机理和轴承服役性能研究;极端使用环境下的高温风洞材料结构的一体化设计与制造。

　　风洞是航空、航天、航海、军火、地面交通、高层建筑、桥梁等建造物设计之初，保障安全、谋求最优外形必须反复进行的试验。由此可见我们国家在这项领域的研发实力将进一步增强，甚至出现质的飞跃。

　　中国人的梦想：造一流航空发动机，高温材料是重大研究计划项目

　　航空发动机高温材料/先进制造及故障诊断科学基础是今年的重大研究计划项目，2019年度以“培育项目”和“重点支持项目”的形式予以资助，培育项目资助强度65万元/3年，重点支持项目直接费用平均资助强度350万元/4年。

　　其中涉及材料领域的培育项目包括：1.高温材料的成分设计、组织结构优化与性能的关系;2.高温材料在制备和服役条件下结构演化与性能稳定性关系;3.服役条件下高温材料性能与结构缺陷的跨尺度表征。涉及材料领域的重点支持项目包括航空发动机高温材料成分设计、组织结构调控与表征、长寿命服役稳定性。

　　能源、纳米、生物材料为重点国际(地区)合作研究项目

　　2018年度重点合作研究项目申请685项，资助106项，资助率15.47%，资助直接费用25700万元。直接费用平均资助强度242.45万元。2019年度重点合作研究项目计划资助100项，平均资助强度与2018年度相近，资助期限为5年。

　　2019年度重点合作研究项目材料领域鼓励研究：

　　1.能源材料

　　2.纳米材料与器件

　　3.生物医用材料

　　4.高性能结构材料

　　5.可持续材料

　　汽车轻量化：铝合金和纤维增强复合材料是汽车工业的需求热点

　　在联合基金项目中值得注意的是中国汽车产业创新发展联合基金，2019年度其平均资助强度为250万元/项目，资助期限为4年。在轻量化方向涉及铝合金材料设计、连续纤维增强热塑性复合材料耐久性设计和力学评价。

　　结语

　　梳理分析2019年国家自然科学基金申请资料时，在材料领域，我们发现亚稳金属、功能材料和表面工程的申请数量连续多年在金属材料研发方向上名列前茅。医用高分子、复合功能材料和信息功能材料在有机高分子材料领域最热，能量转换与存储材料在无机非金属材料领域申请数量遥遥领先。相比无机非金属材料和有机高分子材料，过去十年金属材料的研究热度在衰减。今年，国家层面的重大科技攻关项目有两个：大型风洞设计和航空发动机，高温材料都是重中之重的研究对象。另外，汽车轻量化是一直以来汽车产业的关注热点，针对铝合金和纤维增强复合材料的研究是需求热点。