2017国家自然科学基金面上项目(工程与材料科学部)指南

工程与材料科学部,2017国家自然科学基金,面上项目,

在科学基金“十三五”规划的总体思想指导下,工程与材料科学部鼓励资助具有鲜明基础研究和高新技术特征的各类项目。请申请人密切关注本学部优先发展领域,如亚稳金属材料的微结构和变形机理、高性能轻质金属材料的制备加工和性能调控、低维碳材料、新型无机功能材料、高分子材料加工的新原理和新方法、生物活性物质控释/递送系统载体材料、化石能源高效开发与灾害防控理论、面向资源节约的绿色冶金过程、高效提取冶金及高性能材料制备加工过程、机械表面界面行为与调控、增材制造技术基础、传热传质与先进热力系统、燃烧反应途径调控、新一代能源电力系统基础、高效能高品质电机系统基础、多种灾害作用下的结构全寿命整体可靠性设计理论、绿色建筑设计理论与方法、重大库坝和海洋平台全寿命周期性能演变等方面的最新进展,并提出有原创思想的申请。

2016年度接收面上项目申请13941项(不予受理265项),增幅为0.22%;资助2851项,直接费用176900万元,直接费用平均资助强度为6205万元/项,资助率20.45%,同比有所提高 (2015年度为20.08%)。项目申请中请注意以下问题。

鼓励结合国家经济建设和社会可持续发展的重大需求进行选题,优先资助具有重要科学研究价值和重要应用前景的基础研究项目;优先资助结合国情和我国资源特点的基础研究项目;优先资助能够引领学科前沿、带动学科发展,能形成我国自主知识产权的基础研究项目。

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鼓励申请人提出具有创新学术思想和有特色的项目申请,开展实质性的学科交叉和合作研究,促进本学科和相关学科领域的高水平发展。但必须指出的是,项目申请必须有所申请学科的具体科学问题。

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注意项目申请的基础性和创新性,注重凝练关键科学问题,研究内容应集中,突出研究重点。申请不同类别项目时,请参阅相关项目管理办法,准确把握项目定位。

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对于承担过科学基金项目并已经结题的项目负责人,要求提供取得的具体研究成果或项目进展。所提供的基本情况务必客观和实事求是,否则将直接影响申请项目的评审结果。

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请参考各类项目资助强度,提出合理申请金额,并根据实际需要对各项开支给出合理预算。

本科学处资助以金属体系为主体的各类材料的基础研究。

申请书需要体现基础研究的性质和价值,提出确切的材料科学问题和有特色的研究思路,目标指向推动学科前沿发展,或者推动国家重大需求领域的科技进步。

本科学处资助的范围包括:金属及其合金、金属基复合材料、金属间化合物和类金属等金属材料的化学成分、微观结构、合金相、表面与界面、尺度效应、杂质与缺陷等及其对金属材料力学性能、物理性能和化学性能影响的机理;金属在热处理、铸造、锻压、焊接和切削等制备加工中的材料科学问题;金属材料的强韧化、变形与断裂、相变及合金设计;能源、环境、生物医用、交通运输、航空航天领域金属材料中的材料科学基础;金属材料与环境的交互作用、损伤、功能退化与失效、循环再生机制及相关基础;有关金属材料体系的材料理论基础;结合金属材料的基础研究,发展材料研究的理论方法、计算方法、现代分析测试方法和大数据分析处理方法。

2016年度材料科学一处共接收面上项目申请1050项,增幅为0.86%;资助219项,直接费用平均资助强度为61.98万元/项,资助率为20.86%。

从申请数量看,亚稳金属材料领域、功能材料领域和表面工程领域连年名列前茅。希望申请人在关注热点、前沿领域的同时,还应该潜心关注金属材料领域内超越材料体系自身的共性科学问题和研究思路;对传统材料中基本科学问题的再认识和新理解也应该给予关注。各个领域的申请应注意凝练科学问题并突出特色思路,特别是材料工程领域的申请,尤其应该注意从工程和技术问题中提炼出具有一般意义的科学问题。交叉学科的申请不应偏离金属材料学科的资助范围。

本科学处将以面上项目群的方式,对瞄准国家重要需求或者有望取得重要突破的领域适当加大资助力度。2017年度重点支持方向包括:①高性能镁合金设计与腐蚀机制;②金属自然环境腐蚀机理及相关基础研究。

本科学处主要资助无机非金属材料和有机高分子材料学科的基础研究。

支持以无机非金属材料本身为研究主体的基础研究。随着材料设计理论的发展和制备技术的创新,诸如高Tc超导陶瓷材料、智能材料、生物材料、能源材料以及纳米材料等新型材料的不断涌现,使得无机非金属材料的研究日趋活跃。目前,无机非金属材料的研究中,功能材料向着高效能、高可靠、高灵敏、智能化和功能集成化的方向发展;结构材料向着复合化、高韧性、高比强、耐磨损、抗腐蚀、耐高温、低成本和高可靠性的方向发展。在发展新材料的同时,传统材料也不断地得到改造、更新和发展。无机非金属材料在信息、生命、能源与环境等科学中的应用越来越受到重视。

2016年度本学科接收面上项目申请1542项,增幅为3.21%;资助315项,直接费用平均资助强度为62.02万元/项,资助率为20.43%。

本学科鼓励结合我国资源状况的新型无机非金属信息功能材料的制备科学与应用基础研究;低维材料和纳米材料的制备新技术及其性能表征的研究、新效应及其应用中的物理与化学基础问题;外场诱导相变材料及应用基础研究;复合材料的表面、界面、连接度和相容性的研究;梯度功能材料和原位复合材料的研究, “结构-功能”一体化复合材料的基础研究;高性能、低成本、高可靠性的材料制备科学;智能材料、能源新材料、生物医用材料和生态环境材料的组成、结构、性能及其表征;无机非金属材料结构

(宏观、介观、微观)设计的理论基础研究和相应的制备科学;用新理论、新技术、新工艺提高和改造传统无机非金属材料的应用基础研究。

有机高分子材料学科资助的研究方向

主要包括:有机高分子材料制备化学;高分子材料表征的理论与方法;高分子材料的加工成型;高分子材料的表面与界面;通用高分子材料的高性能化、功能化;聚合物基复合/杂化材料;有机/高分子功能材料和有机固体材料;生物医用高分子材料;与能源、交通、生态环境、资源利用相关的有机高分子材料;智能与仿生高分子材料;特种高分子材料等。

2016年度本学科接收面上项目申请1038项,减幅为1.73%;资助220项,直接费用平均资助强度为61.87万元/项,资助率为21.19%。

2016年度申请项目较多的领域有:生物医用高分子材料;聚合物共混与复合材料;高分子材料结构与性能;光、电、磁信息功能材料;有机无机复合功能材料等。

本学科鼓励在不同层次上与数学、化学、物理、生命、医学、信息、能源、环境、机械制造、交通以及航空航天、海洋等学科的交叉研究。鼓励在以下领域开展基础研究:高分子材料制备科学 (如高分子材料合成的高效性与可控性、功能高分子材料的制备、高分子材料加工成型的新方法和新原理、高分子及其复合材料的聚集态结构与性能关系);通用高分子材料高性能化、功能化的方法与理论;有机/高分子功能材料的低成本、绿色制备与构效关系,以及材料的稳定化研究;目标导向的生物医用高分子材料的基础研究与应用评价方法;智能材料与仿生高分子材料的新概念设计原理与制备方法;手性高分子材料的控制合成、组装与构筑新方法,纳米尺度上的手性,以及手性功能材料等;高分子材料与生态环境 (天然高分子材料的结构、性能与有效利用,环境友好高分子材料的设计原理与制备方法,高分子材料的循环利用与资源化,水、土壤、大气等环境治理用高分子材料,高分子材料的稳定与老化)。

本科学处资助冶金与矿业学科的基础研究,主要涉及资源开采、安全科学与工程、矿物工程与物质分离科学、冶金与材料物理化学、钢铁及有色金属冶金、材料制备加工、矿冶生态与环境、资源循环与利用等领域。

2016年度本科学处接收面上项目申请1525项,增幅为1.60%;资助305项,直接费用平均资助强度为62.09万元/项,资助率为20.00%。

本科学处项目主要研究热点领域是:石油天然气开采、安全科学与工程、金属材料制备加工、矿物工程、电化学冶金与电池电化学等。

本科学处以工程科学为主,关注“质的支撑”而不是“量的保障”。将继续加强学科交叉和新方法的探索,关注新理论、新概念、新方法及其在本领域的创造性应用。重视具有我国特色和提高我国石油、矿业、冶金与材料制备加工行业竞争力的基础研究。在资源开采方面,注重采收率、安全与环境方面的工程科学问题研究,在工艺、过程和设备方面,强调结构的优化与调控、过程强化以及工程化的科学规律。鼓励研究人员长期围绕自己的研究方向开展深入研究,大胆提出自己的 “假说”,以形成自己的研究特色。在选题方面,优先资助具有重大理论意义、重要应用前景和前瞻性、有可能成为新的知识生长点的基础研究;优先资助具有创新思想和国内外合作背景的年轻人。

鼓励研究领域:①油气资源提高采收率理论与方法;②深层、深水等复杂油气资源安全高效开发理论;③矿产资源科学开采理论;④物质绿色分离理论;⑤矿产资源清洁高效提取;⑥高品质金属材料生产的热力学基础与冶金理论;⑦冶金过程污染物的形成、输送及控制;⑧多场作用下高性能材料制备及近净成形;⑨矿冶信息采集与数据处理;⑩化学危险物事故预防与系统评价。

本科学处资助机械学和制造科学领域的基础研究。

机械学是研究各类机械产品功能综合、定量描述、性能控制,以及应用机械系统相关知识和技术,发展新的设计理论与方法的基础技术科学,主要包括机构学与机器人、驱动与传动机械学、机械动力学、机械结构强度学、机械摩擦学与表面技术、机械设计理论和方法学、机械仿生学等。制造科学主要研究产品高效、低成本、智能、高性能制造所涉及的各种制造理论、方法、技术、工艺、装备与系统等,主要包括零件成形制造、零件加工制造、制造系统与自动化、机械测试理论与技术、微/纳机械系统、绿色制造和智能制造等。

2016年度本科学处接收面上项目申请2526项,减幅为5.18%;资助540项,直接费用平均资助强度为62.01万元/项,资助率为21.38%。

重点支持的研究方向是:面向国家战略需求和学科发展前沿,以及具有潜在的工业应用的基础研究;面向环境友好、资源节约和能源高效利用的可持续设计与制造一体化的研究;面向超、精、尖、特 (大/重)装备的创新设计、制造原理与测试理论的研究,包括工艺机理、装备原型样机理论与技术;面向极端工况的设计与制造方法的研究,如尺度从宏观向介观、微观、纳观及多尺度扩展,参数由常规向超常或极端发展;面向机 电 液 声 光 磁 信息等多学科交叉、多场耦合分析与设计的方法研究。

本科学处将立足机械工程学科基本任务,一如既往地支持本领域面向“基础、前沿、探索、创新”的研究。鼓励在某一领域开展持续性的深度研究;鼓励高风险探索性研究。优先支持前期已取得创新性成果并进一步深化相关工作的基础研究;优先支持与自然科学和其他工程科学深度交叉融合、开辟学科新方向的基础研究,特别是与电子、信息、生物、材料和医学领域交叉且以解决机械领域科学问题为主体的基础研究,但注意申请不要偏离本学科的资助范围。

建议在研项目负责人潜心研究,不急于提出新的申请;希望青年科技人员不要参加与本人研究方向无关的申请。

本科学处资助工程热物理与能源利用领域的基础研究。

工程热物理与能源利用学科研究能源在转化、传递和利用过程中的基本规律及其应用技术理论基础。传统研究主要针对常规能源以热和功的形式转换及利用的基本规律,目前已经扩展到利用工程热物理基本原理对包括可再生能源和替代能源在内的多种能源转化、存储和利用的研究。内容包括:工程热力学、制冷与低温工程学及热力系统动态学、内流流体力学、传热传质学、多相流、燃烧学、热物性和热物理测试技术基础、可再生能源或替代能源利用中的热科学问题、以及与工程热物理与能源利用领域相关问题的基础性与创新性研究。

2016年度本科学处接收面上项目申请1003项,减幅为2.52%;资助213项,直接费用平均资助强度为62.04万元/项,资助率为21.24%。

目前学科的主要发展趋势是:①基本研究问题的不断深化,如尺度从宏观向介观、微观扩展,参数由常规向超常或极端发展,以及对随机、非定常、多维、多相、复杂热物理问题的探索研究,而且研究愈来愈定量化、精确化;②拓展本科学处的传统研究领域,研究与相邻学科形成交叉的项目 (如与物理、化学化工、生命、信息、材料、资源、环境、安全等领域的交叉研究)。当前的研究热点有:新型热力循环机理和非平衡热动力学;制冷与低温工程学;复杂系统的热动力学及其优化与控制;内流湍流特性和非定常流特性与流动控制;微纳尺度及微细结构内的传热传质,辐射与相变换热;清洁、高效、超声速、微尺度、微重力燃烧;燃烧及燃烧污染物的生成与控制,公共安全防治中的热物理问题;多相流动相间作用机理和热物理模型;热物理测量中的新概念、新方法;节能与可再生能源利用、能源与环境中的热科学问题。

本科学处优先资助具有重要理论意义和学术价值,把握国际科学发展前沿,具有前瞻性、探索性,有可能形成新的学科生长点,能够促进学科发展,以及对国民经济和社会发展有重要意义的基础研究。本科学处不支持纯技术性产品开发或一般意义的重复研究。对实质性学科交叉项目、国际合作背景项目、科学基金项目完成绩效突出的申请人将继续给予优先支持。由此期望能够产生原创性强、具有我国自主知识产权的研究成果,促进工程热物理和能源利用领域的基础研究的不断发展。

本科学处资助建筑学、环境工程学和土木工程学等领域的基础研究。

建筑学研究领域的发展趋势是从人与资源环境相互关系的高度,研究区域、城市与乡村、建筑的发展,研究基于可持续发展思想的建筑学基础理论、规划设计方法和建筑技术的创新;环境工程学关注的重点是水和空气污染控制与质量改善、废水及城镇固体废物的处理处置及其资源化和无害化处理的理论与方法;土木工程学的发展趋势在于面向国家重大工程建设需求,研究工程中具有共性的基础理论、解决带有前瞻性的关键科学技术问题,学科间的交叉渗透、先进实验技术与信息技术的应用以及新材料、新结构与新工艺的采用是本领域发展的重要特征。

2016年度本科学处接收面上项目申请2927项,增幅2.92%;资助579项,直接费用平均资助强度为62.03万元/项,资助率为19.78%。

为了更加明确地表达学科内涵,本科学处对申请代码做了局部修改与调整。请申请人认真了解学科资助范围,不要以是否在本学科申请 (或获资助)过项目为再次申请依据,并正确填写申请代码至三级代码。在此,再次提醒申请人应认真查阅并正确理解申请代码,避免误报:①本科学处与建筑学类相关的领域包括建筑学、城乡规划和建筑物理3个二级申请代码。在建筑学和城乡规划领域资助的是有关设计原理、设计方法的基础研究,纯粹的建筑文化、建筑美学、建筑心理学以及经济与政策管理等研究不属于资助范围;在建筑物理领域本学科资助通过建筑设计、构造设计和建筑环境设备系统设计来实现建筑物理环境的基础研究,但建筑用冷源和热源设备研发的基础研究则不在资助范围内。

②本科学处的 “环境工程”主要包括给水处理、污水处理与资源化、城镇给排水系统、城镇固体废物处置与资源化、空气污染治理、城市受污染水环境的工程修复等6个三级申请代码,交叉学科新理论、新技术、新方法的采用应注意与环境工程学科污染控制的有机结合,监测分析、环境材料制备、清洁生产工艺、电子产品废弃物处置等与污染物控制技术原理关联度不大或无显著应用前景的研究不应在本学科申报。

③由于学科划分的原因,有些研究虽然与土木工程领域有相近的科学问题,但有明确的不同学科的工程背景,这样的研究也应该到相关的工程科学处申请。

建筑学领域应注重研究我国城乡建设中面临的新的科学问题,注重城市与乡村规划及建筑设计中科学方法的研究,注重建筑物理、建筑环境控制与节能基础理论的研究和创新。环境工程领域应注重环境污染控制过程中关键科学问题的挖掘、分析和解决,注重新理论及高效低耗新工艺技术的基础研究,鼓励优先领域 “城市污水再生与资源化”相关科学问题的创新性研究。土木工程领域应注重复杂结构的设计理论方法方面深层次的创新研究,鼓励新型结构体系与性能设计理论、灾害作用及结构失效机理与性态控制、现代结构实验及实测与数值模拟技术等方面的关键科学问题的研究。岩土与基础工程领域应注重在复杂环境下土工结构物和基础工程的失效机理及控制方法的创新研究。

本科学处主要资助电气科学与工程学科、水利科学与海洋工程学科的基础研究。

电气科学与工程学科包含电 (磁)能科学、电磁场与物质相互作用两大领域以及电网络理论、电磁场理论、电磁测量等共性基础领域,所涉及的研究主要包括电能转换。

(含新型可再生能源的电能转换)、电机系统及驱动控制、电器、电力系统、电力电子器件与系统、超导电工、脉冲功率、高电压与绝缘、电工材料、放电与等离子体、电磁生物、电磁兼容、电磁环境、电磁测量、电力传动与运动控制、电网通信与信息、电能存储与节电新方法等。

2016年度本学科接收面上项目申请1004项,增幅为3.51%;资助195项,直接费用平均资助强度为62.36万元/项,资助率为19.42%。

在电 (磁)能科学领域,鼓励开展电 (磁)能转换、传输、存储与利用的新理论、新方法和新设备的研究,主要包括新型可再生能源发电、智能电网、电能无线传输、电能高效转换与利用、电机及系统、电力驱动及控制 (含电动汽车轨道交通、舰船与多电飞机等)、超导电力技术、电磁能量的时空压缩与传输等以及相关的电气信息、控制理论与方法。

在电磁场与物质相互作用科学领域,鼓励在电力装备安全运行及可靠性、新型大功率电力电子器件、新型电工材料、电磁特性测量、电磁脉冲与作用对象的能量耦合、放电理论及高活性等离子体的产生、电能存储等方面开展新现象、新原理、新模型的研究,特别鼓励在电磁场与生物的相互作用、生命过程电磁信息的提取与利用等方面开展有深度的、实质性的以电磁科学为主体的学科交叉研究。

水利科学与海洋工程学科包括水利科学和水利工程、岩土工程和水电工程、海岸工程和海洋工程三个研究领域,其资助范围包括水文学及水资源、农业水土与生物系统工程、水环境与水生态、河流海岸动力学与泥沙研究;岩土力学与岩土工程、水力学、水力机械及系统、水工结构与材料;海岸和近海工程、船舶工程、海洋工程。其中,水环境领域受理以开放性水体和土壤为主要研究对象的申请;岩土力学与岩土工程领域受理该领域内具有共性科学问题的申请和具有本学科特色的申请;船舶与海洋工程领域中的轮机工程受理与海洋环境密切相关和具有本领域特色的科学研究。

2016年度本学科接收面上项目申请1326项,增幅为1.81%;资助265项,直接费用平均资助强度为62.12万元/项,资助率为19.98%。

2017年度拟以适当提高资助强度的方式鼓励和引导以下两个研究领域提交更多的申请:①城市 (或者山区)洪涝特性与减灾技术;②生态水利的基础理论。请选择在上述两个领域内开展研究的申请人在申请书正文第一行中注明:本申请属于 “鼓励和引导的研究领域”,以便提醒评审人给予关注。

变化环境下水文循环及极端洪旱灾害演变及预测、流域水文过程模拟与预报是水文水资源领域的重要研究方向。水土科学与生物系统工程研究热点主要集中在农田水热及化学生物过程及其耦合作用、作物节水机理、高效灌排技术与模式及其生态环境效应等方面;与水环境有关的物理、化学和生物过程及重大工程生态环境效应及调控理论是水环境与生态水利的研究热点;水与经济和社会、环境与能源等密切相关,鼓励在水资源、水环境与水生态等领域采用学科交叉和集成的研究方法;河流海岸动力学与泥沙研究重视泥沙运动基础理论与应用研究、河流河口演变,以及重大工程相关的泥沙问题;鼓励从宏观到微观、从工程到流域的水力学基础研究,以及水信息学新方法探索;水力机械瞬态过程是当前水力机械领域的研究重点;岩土力学与岩土工程的研究热点包括岩土体的本构关系、多场多相耦合、变形与破坏机理及工程安全调控;复杂条件下水利水电结构工程前沿理论研究有待新的突破,环境友好和性能设计是水工新材料领域重要的发展趋势;海岸工程领域的研究热点包括港口航道工程,近海资源与能源开发及环境保护,极端情况下防灾减灾工程;船舶与海洋工程领域重视船舶与海洋结构物在复杂海况下的运动与响应基础理论,新船型开发与设计方法、船舶航线安全保障技术、深海探测技术及深海资源开发中相关基础理论,新型水声换能和通信理论,数值实验与实测技术,以及船舶新型动力装置及绿色技术、船舶安全及预警、船舶智能化及信息化关键技术。

从近年申请和资助的情况来看,水利科学与海洋工程学科涉及面渐广、交叉性渐强,项目申请数和资助量逐年增加。2016年度面上项目申请和资助较多的领域为海洋工程 (E0910)、水环境与生态水利 (E0903)、岩土力学与岩土工程 (E0907);申请和资助较少的领域为海岸工程 (E0909)和河流海岸动力学与泥沙研究 (E0904)。

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责任编辑: 杨帆