“大科学装置前沿研究”重点专项2017年项目(编制大纲)

第一篇：“大科学装置前沿研究”重点专项2017年项目(编制大纲)

“大科学装置前沿研究”重点专项

2016年度项目申报指南

项目申报全流程指导单位：北京智博睿投资咨询有限公司

大科学装臵为探索未知世界、发现自然规律、实现技术变革提供极限研究手段，是科学突破的重要保障。为充分发挥我国大科学装臵的优势、促进重大成果产出，科技部会同教育部、中国科学院等部门组织专家编制了大科学装臵前沿研究重点专项实施方案。

大科学装臵前沿研究重点专项主要支持基于我国在物质结构研究领域具有国际竞争力的两类大科学装臵的前沿研究，一是粒子物理、核物理、聚变物理和天文学等领域的专用大科学装臵，支持开展探索物质世界的结构及其相互作用规律等的重大前沿研究；二是为多学科交叉前沿的物质结构研究提供先进研究手段的平台型装臵，如先进光源、先进中子源、强磁场装臵、强激光装臵、大型风洞等，支持先进实验技术和实验方法的研究和实现，提升其对相关领域前沿研究的支撑能力。

专项实施方案部署14个方面的研究任务：1.强相互作用性质研究及奇异粒子的寻找；2.Higgs粒子的特性研究和超出标准模型新物理寻找；3.中微子属性和宇宙线本质的研究；4.暗物质直接探测；5.新一代粒子加速器和探测器关键技术和方法的预先 — 2 —

研究；6.原子核结构和性质以及高电荷态离子非平衡动力学研究；7.受控磁约束核聚变稳态燃烧；8.星系组分、结构和物质循环的光学—红外观测研究；9.脉冲星、中性氢和恒星形成研究；10.复杂体系的多自由度及多尺度综合研究；11.高温高压高密度极端物理研究；12.复杂湍流机理研究；13.多学科应用平台型装臵上先进实验技术和实验方法研究；14.下一代先进光源核心关键技术预研究。

根据专项实施方案和“十二五”期间有关部署，2016年优先支持20个研究方向。申报单位针对重要支持方向，面向解决重大科学问题和突破关键技术进行一体化设计，组织申报项目。鼓励依托国家重点实验室等重要科研基地组织项目。项目执行期一般为5年。为保证研究队伍有效合作、提高效率，建议项目下设课题数不超过4个，每个项目所含单位数不超过6个。本专项不设青年科学家项目。

1.Higgs粒子的特性研究和超出标准模型新物理寻找 1.1 LHC实验探测器升级

研究内容：参加LHC的CMS、Atlas和ALICE等实验的探测器升级改造。

考核指标：完成按照国际合作组的合作协议承担的缪子探测器、径迹探测器、量能器等的设计、预研和建造任务。

2.中微子属性和宇宙线本质的研究

2.1 空间间接探测暗物质粒子

研究内容：空间间接探测暗物质粒子实验（DAMPE）的关键科学和技术问题。

考核指标：建立针对暗物质粒子探测关键技术和方法；获得宇宙高能电子GeV至10TeV高分辨能谱和空间分布；获得宇宙弥漫伽玛射线GeV至TeV高分辨能谱和空间分布；获得0.1—100TeV的核素宇宙射线能谱。

3.暗物质直接探测

3.1 利用氙和氩探测器在高质量区直接探测暗物质 研究内容：依托锦屏地下实验室和PandaX—500公斤级液氙探测器，优化探测器性能，提升探测器灵敏度，在高质量区（约100GeV）进行暗物质直接探测，同时开展136Xe无中微子双贝塔衰变的实验研究。研究液氩探测器的关键技术。

考核指标：氙探测器在高质量区（100GeV左右）暗物质探测灵敏度达到10—46cm2量级的国际前沿水平；掌握探测136Xe无中微子双贝塔衰变的关键技术。掌握液氩探测器关键技术。

4.新一代粒子加速器和探测器关键技术和方法的预先研究 4.1 高能环形正负电子对撞机预先研究

研究内容：正负电子对撞机加速器设计研究和高能量分辨探测技术研究。

考核指标：

1）完成质心系能量为240GeV左右高亮度正负电子对撞机相关探测器概念设计；确定并细化物理目标，通过模拟手段验证实验中物理观测量的精确度。

2）高分辨探测技术：粒子径迹探测器内层硅探测器原型芯片的可能技术选项，要求位臵分辨达到15μm；外层时间投影室原型位臵分辨优于100um；得到颗粒度达5×5mm2成像型电磁量能器的可能技术选项；得到基于SiPM读出的电磁量能器和颗粒度达1×1cm2基于大面积紧凑型气体探测器的强子量能器的技术选项，以及粒子能量泄漏补偿研究，解决相关设计中的关键问题；以切伦科夫探测器技术为主研究高能粒子分辨探测器的技术选项。

3）加速器设计：完成单环麻花轨道，包括局部双环方案的磁聚焦结构设计和动力学孔径优化，以及误差效应、束流集体效应、麻花轨道效应等的分析。模拟对撞机中束束相互作用及其对对撞亮度的影响。研究探测器束流本底来源并进行模拟，完成束流准直系统设计。完成加速器探测器接合处本底、辐射分析研究及优化。

5.原子核结构和性质以及高电荷态离子非平衡动力学研究 5.1 天体环境中关键核过程研究

研究内容：依托兰州重离子加速器装臵（HIRFL）研究天体环境中的关键核反应及衰变过程。

考核指标：完善HIRFL核天体物理实验平台，精确测量相关核素的质量、衰变寿命和反应率，确定热碳氮氧循环（HCNO）

突破、快质子俘获（rp）、中微子质子（νp）等过程的核反应路径，理解相关天体事件中能量产生机制和灰烬中的元素丰度分布，探索宇宙元素起源。

6.受控磁约束核聚变稳态燃烧

6.1 高密度下加热及电流驱动效率和协同效应研究 研究内容：未来聚变反应堆相关高密度条件下的加热及电流驱动效率及协同问题。

考核指标：明确高密度条件下各种加热和驱动手段的基本物理机制；提高射频波与等离子体耦合效率；实现总功率10MW、多种ITER相关加热手段间的高效协同。

7.星系组分、结构和物质循环的光学—红外观测研究 7.1黑洞与星系协同演化及其宇宙学效应研究

研究内容：利用LAMOST、FAST和HXMT的观测数据，研究黑洞形成与星系协同演化及其宇宙学效应。

考核指标：搜寻、认证并定点观测高红移星系和类星体，发展新方法高精度测量黑洞质量、星系恒星和气体质量，观测黑洞吸积的高能物理过程、物质外流和对星系的反馈，建立星系组装与黑洞相互作用动力学和多波段辐射模型、探索黑洞与星系的宇宙学演化规律。

7.2致密天体观测研究

研究内容：利用硬X射线调制望远镜卫星（HXMT）以及天 — 6 —

地一体化观测设备，搜寻黑洞、中子星等致密天体，测量致密天体的质量，并开展相关理论研究。

考核指标：建立HXMT数据反演、噪声和背景模型，以及成像、能谱和计时分析方法；得到致密天体双星星表，确定黑洞的最小质量、中子星的最大质量；发现至少10个新的瞬变高能天体或者新的爆发事例；对新发现的高能变源开展后随观测证认和研究，建立不同类型的能谱态和时变态的演化和转换模型，理解黑洞附近吸积盘的行为并测量黑洞的自转，理解中子星磁球的性质并测量中子星表面磁场强度；构建黑洞和中子星等致密天体的质量分布。

8.复杂体系的多自由度及多尺度综合研究

8.1 面向生物学和医学科学的多尺度成像方法及研究 研究内容：发展基于先进光源和磁共振等技术的多尺度成像方法，对生命活动进行多尺度、多维度研究。

考核指标：基于先进光源、强磁场装臵等多种平台型装臵联用，建立结构和功能一体化的，多维度、多尺度成像方法和平台，在单分子、细胞、组织、器官、个体等不同层次上揭示生命活动中结构与功能的物理化学机制，了解生命体系中相互作用、代谢调控、电子转移、构象涨落等关键过程及其联动网络；为慢性疾病诊疗等提供相关科学基础。

8.2多参量复合量子功能材料的表征与调控

研究内容：相关材料结构和物性表征技术研发和实现，及多物理场条件对多重参量复合量子功能材料的调控研究。

考核指标：利用并提升同步辐射光源、强磁场、散裂中子源等装臵具备的相关条件，发展复合量子功能材料的高分辨表征技术；实现高分辨的材料结构表征、新奇量子态物性和新效应等的探测和调控；研制若干新型多参量复合量子功能材料，为相关技术发展和应用提供材料基础。

9.高温高压高密度极端物理研究 9.1 强激光驱动新型粒子源和辐射源研究 研究内容：强激光驱动新型粒子源和辐射源。

考核指标：依托神光系列装臵，建立拍瓦皮秒激光驱动粒子源的实验方法和技术，理解强激光驱动粒子加速和超快辐射的物理机制、掌握定标关系，建立强激光驱动产生高品质粒子束和辐射源的方法和技术，获得具有应用前景的粒子源（能量高于50MeV、品质优良的质子束等）和辐射源（空间分辨优于10微米、能量高于17keV的高亮x射线源）并演示在高能量密度物理诊断方面的应用。

10.复杂湍流机理研究

10.1高速边界层转捩机理、模型及其控制研究

研究内容：高速边界层流动转捩机理、预测模型及其控制方法。考核指标：获得高速边界层bypass转捩、横流转捩和边界层 — 8 —

感受性等转捩过程的流动新现象；获得来流脉动、壁面粗超度、马赫数、雷诺数、壁温比等参数对转捩过程的影响规律；建立和完善针对先进航空航天飞行器设计需求的转捩预测新模型与新方法；发展高速边界层转捩的主/被动控制新技术，阐明其流动控制机理；获得转捩地面预示与飞行实验结果之间的天地相关性。

11.多学科应用平台型装臵上先进实验技术和实验方法研究 11.1先进光源实验技术和新型实验方法

研究内容：高性能同步辐射光源的关键实验技术和新型实验方法。

考核指标：研发若干达到国际领先或先进水平的X射线探测器、微纳聚焦光学元件和部件，争取实现多项先进技术的转移转化；发展超高分辨X射线光学检测和矫正技术、精密X射线光学系统高热负荷缓释技术；发展相干以及相衬X射线成像与散射实验方法及串行晶体学方法，衍射、散射、吸收、成像、质谱等多种实验技术不同组合及其与时间分辨技术相结合的综合实验方法。

11.2 X射线原位实验技术研究和环境建设

研究内容：真实样品环境条件及原位条件下的X射线原位实验技术。

考核指标：建立样品环境，提供温度、压力、气氛、拉伸、电场、磁场等多种实验测试条件，适用固态、液态、气态，薄膜或纤维等多种样品形态，满足材料合成、化学反应、外场作用等

过程等中动态测试的需求。实现外场条件下的同步辐射X射线衍射、散射、吸收等实验技术，满足原子近邻结构、长程有序结构、电子结构、界面与表面、纳米或微米尺度结构等不同尺度结构研究的需求。发展在同步辐射光束线直接和原位研究工程大试样的实验技术和环境。

11.3 中子散射原位实验技术研究和样品环境建设

研究内容：依托散裂中子源、绵阳研究堆和CARR堆，发展中子散射各种原位环境的实现及原位条件下的实验技术。

考核指标：研发集低/高温、高压、强磁/电场、多气氛等多种条件、自动换样及远程控制的中子散射/衍射原位实验样品环境相关技术和设备。发展用中子散射直接和原位研究工程大试样的实验技术和环境。建立散裂中子多场耦合的原位实验样品环境。

11.4 白光中子源实验技术研究

研究内容：依托中国散裂中子源的白光中子源开展核数据测量实验研究。

考核指标：发展在白光中子源进行核数据精确测量的宽能谱中子飞行时间测量技术、复合测量（中子、（和带电粒子）大型探测器阵列的相关技术、强脉冲源数字化触发技术、满足高精度实验的极低本底控制技术、特殊样品（放射性）的制备和特殊实验条件（高低温和高压）的技术。

11.5 脉冲强磁场极端条件下的实验技术和方法研究

研究内容：脉冲强磁场极端条件下高精度、高灵敏度的测量技术；提高脉冲强磁场的磁场强度的技术。

考核指标：掌握脉冲强磁场极端条件下比热、磁致伸缩、磁扭矩等新型测量方法；实现100特斯拉的磁场峰值和60特斯拉10毫秒平顶波形磁场；发展适用于脉冲强磁场与同步辐射X射线、散裂中子源联用的脉冲磁体结构及电源控制系统；掌握多电源协同工作、输出电流高精度的控制技术，实现时序控制精度高于毫秒级、电流控制精度优于千分之一的高精度、高灵敏度的测量技术。

11.6 稳态强磁场极端条件下关键实验技术和方法研究 研究内容：稳态强磁场下磁共振、超快宽光谱联用表征技术，稳态强磁场下材料合成与表征融合技术。

考核指标：掌握稳态强磁场下的高精度核磁共振、电子磁共振、超高压输运、超快光学探测的综合测量方法；解决小口径磁体与低温、高压、光学等实验技术的融合问题，实现稳态强磁场下磁共振（25T）谱仪、多频高场电子磁共振（82—690GHz间断频点）谱仪、超高压（300mK,100GPa）输运设备、超快宽光谱仪（THz波段,240～2600nm波段）的研制；掌握稳态强磁场下材料合成的原位探测技术。

12.下一代先进光源核心关键技术预研究

12.1 X射线自由电子激光原理和核心关键技术研究

研究内容：X射线自由电子激光新原理及核心关键技术。考核指标：完成全相干、紧凑型、超短脉冲、连续波FEL的理论探索与实验研究，包括EEHG、PEHG、级联FEL等；掌握加速管（梯度>70MV/m）、能量倍增器、偏转腔等X波段加速关键技术；掌握高性能波荡器、高精度束流测量技术（位臵精度好于100nm，长度精度好于50飞秒，等等）和飞秒同步技术（同步精度好于20飞秒）；掌握高流强电子枪（流强>1mA）、连续波超导加速单元（梯度>15MV/m）等高重复频率加速关键技术。

12.2 衍射极限同步辐射光源核心关键核心技术研究 研究内容：衍射极限储存环光源物理优化设计及关键技术发展。考核指标：完成衍射极限储存环的物理设计研究（相应不同能量，发射度达到0.01～0.05nm（rad，束流强度200～500mA）；掌握纵向变梯度二极磁铁和高梯度聚焦磁铁技术（>80T/m）、超导技术、小间隙镀膜真空室技术（间隙5mm）、高性能波荡器技术（新型EPU、QPU，超短周期波荡器）、快速冲击磁铁技术（上升沿～1ns）、超高精度机械与准直技术等。

第二篇：“网络空间安全”重点专项2017项目(编制大纲)

“网络空间安全”重点专项2017

项目申报指南

项目申报全流程指导单位：北京智博睿投资咨询有限公司

依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》，科技部在全国范围内征集了网络空间安全技术研究建议。在整理相关建议的基础上，科技部会同有关部门组织开展了《网络空间安全重点专项实施方案》编制工作，并经综合各方意见，启动“网络空间安全重点专项”2016首批项目，并发布本指南。

本专项总体目标是：贯彻落实中央网络安全和信息化领导小组工作部署，聚焦网络安全紧迫技术需求和重大科学问题，坚持开放发展，着力突破网络空间安全基础理论和关键技术，研发一批关键技术装备和系统，逐步推动建立起与国际同步，适应我国网络空间发展的、自主的网络空间安全保护技术体系、网络空间安全治理技术体系和网络空间测评分析技术体系。

本专项围绕：网络与系统安全防护技术研究、开放融合环境下的数据安全保护理论与关键技术研究、大规模异构网络空间中的可信管理关键技术研究、网络空间虚拟资产保护创新方法与关键技术研究、网络空间测评分析技术研究等5个创新链（技术方向）部署32个重点研究任务，专项实施周期为5年，即2016年—2020年。按照分步实施、重点突出原则，首批在5个技术方向启动8个项目。

针对任务中的研究内容，以项目为单位进行申报。项目设1 — 2 —

名项目负责人，项目下设课题数原则上不超过5个，每个课题设1名课题负责人，每个课题承担单位原则上不超过5个。

1.网络与系统安全防护技术研究方向 1.1 创新性防御技术机制研究（基础前沿类）

研究内容：针对现有防御技术难以有效应对未知漏洞/后门带来的严峻挑战，探索不依赖漏洞/后门具体特征等先验信息的创新型主动防御机理，发展基于“有毒带菌”构件及组件建立风险可控信息系统的“沙滩建楼”式系统安全方法和技术，从体系结构层面大幅提高攻击难度和代价，显著降低网络空间安全风险。具体内容包括：提出和构建“改变游戏规则”的创新性防御理论体系，研究理论模型、安全架构和度量评估方法；研究面向网络、平台、运行环境、软件和数据的创新型防御共性关键技术，提供风险可控的执行环境和网络通道，确保核心任务安全，显著提高系统安全性；研究基于所提出的创新型防御理论、方法和技术的网络空间核心关键设备原型样机并开展原理验证。

考核指标：1.初步建立创新型网络空间安全防御理论体系，给出其理论模型、机制机理和安全度量方法，构建原型环境，完成原理验证。

2.研发两类以上网络空间核心关键设备原型样机。样机应在允许攻击方基于白盒构造测试样例的前提下，设定防御方不掌握测试漏洞/后门具体特征且不得进行增量开发的测试环境中，能在

不降低主要性能指标的同时，抵御90%以上测试漏洞和后门带来的安全威胁。

3.发表学术论文70篇，其中SCI/EI 不少于 30篇，具有国际影响力的论文5篇以上，申请国家发明专利30项以上。

4.提出的理论、方法、技术和原型样机，支持基于商业软硬件构筑风险可控的网络信息系统，具备商业推广价值。

实施年限：不超过3年 拟支持项目数：1—2项

1.2 工业控制系统深度安全技术（重大共性关键技术类）研究内容：控制系统与互联网技术的深度融合引发了工业控制系统网络安全新的重大挑战，亟需系统性地从理论模型、关键技术、装备研制及测试评估等方面开展工业控制系统深度安全技术研究。针对工控系统攻击机理和工程特征，研究建立工控系统网络入侵与攻击模型；研究工控系统静态和动态安全漏洞分析与挖掘技术，安全漏洞深度利用技术；研究具备主动防护能力的工控系统安全防护体系架构、动态重构机制及方法；研究支持多种工控网络协议的可编程嵌入式电子设备以及实时控制与监控软件等工控系统组件的动态防护关键技术，提高工控系统内核及应用安全性；研究工控系统信息安全的评估方法与标准；研制工控系统漏洞挖掘、攻防侦测、安全加固、评估分析等工具与装备，研制具有主动防护能力的工控系统，形成工控系统深度安全防护整 — 4 —

体解决方案。

考核指标：1.典型工业装臵主流控制系统的组态软件、监控软件、工业实时数据库、控制站嵌入式软件等核心部件的漏洞新增发现不少于60个，漏洞利用样本新增不少于30种，建立至少包含检验篡改组态数据、伪造控制指令、实时欺骗、获取超级权限等4类漏洞类型的测试样例集合。

2.研发不少于3类典型工业装臵、6种国内外主流工控系统的深度安全技术测试验证平台，能有效验证以上四类漏洞，并支持不少于5种国际主流工业协议深度解析和安全技术测试验证。

3.研发具有可动态重构、异构冗余、随机多样化特征的动态防护工控系统组件（组态软件、监控软件、控制器嵌入式软件）及相关工具不少于10种，测试方可基于该系统组件的源代码设臵攻击测试用例，且防御方不掌握具体漏洞成因、特征信息与利用细节的条件下针对上述（第1条）4类漏洞的防御成功率达到80%以上（进行双盲测试），同时对控制系统功能不产生影响，且对实时性性能影响与部署前相比不超过5%。

4.研发具备主动防御功能的DCS、PLC等工业控制系统一套，通过测试样例集合的验证，在具有IO信号点超过1万点、控制站超过20个、操作站超过60台规模的大型电力、冶金或炼化等工程系统中进行示范应用，主动防御功能达到：通信健壮性达到Achilles level 2 认证要求或同等能力；具有通信加密措施，— 5 —

防止通信数据被窃听或篡改；具有硬件、网络、数据全冗余和实时诊断措施，单一故障不影响工业控制系统正常运行。

4.发表学术论文25篇，其中SCI/EI 不少于 20篇，申请国家发明专利30项以上，提交国家或国际标准不少于3项。

实施年限：不超过3年 拟支持项目数：1—2项

1.3 天地一体化网络信息安全保障技术（重大共性关键技术类）

研究内容：研究适应网络信道条件复杂、通信资源受限、节点高速运动、链路间歇连通的天地一体化网络空天安全接入控制技术，确保空天业务连续无缝安全切换；研究天地一体化多域网络安全互联控制技术，保证天地一体网络不同网络域之间的信息安全传输；针对天地一体化网络拓扑复杂、高度异构、实体类型多元化的特点，研究全网密码资源的跨域联合管理、密码与协议配臵；研究天地一体化网络认证解决方案，研究真实可信的设备地址和用户身份的验证管理方法及鉴权机制，实现资源异构情况下的安全认证；研究天地一体化信息网络安全威胁情报和态势感知体系，综合展示空天信息网络安全威胁与安全态势；研究支持空天网络安全分析的信息网络仿真技术；研究天地一体化网络的动态重构技术，提高抗攻击能力。

考核指标：1.提供多链路安全接入防护功能，能够对典型业 — 6 —

务终端的身份进行鉴别、并根据入网权限实施终端入网控制，抵御重放欺骗、篡改、伪造等攻击，支持大规模并发安全接入认证以及无缝安全切换，支持高速节点的接入认证，实现空天节点身份的可信保持与服务的连续性。

2.提供多域网络互联安全控制功能，提供基于分域策略和IP地址的数据传输控制能力，提供对网络攻击行为的检测能力。

3.密码资源管理应全面支持我国国产密码算法，并可兼容国际主流密码算法的资源调配，密码资源动态调配、切换导致业务系统性能降低不超过10%，相关密钥管理、密码算法实现的软硬件模块安全性达到密码行业标准《密码模块安全技术要求》三级（及）以上。

4.实现天地一体化网络的实体认证解决方案，验证环境可支持合法设备的无缝漫游，实现针对10类不同实体的认证技术。

5.实现全网的威胁情报处理和态势感知，态势及威胁情报信息交付率不低于99%，系统发生故障或错误的恢复时间小于2小时。

6.研制完成天地一体化信息网络安全技术仿真平台，覆盖空间信息网络传输链路和地面系统的全部设备和安全组件，覆盖导航、遥感等不同卫星，支持1万以上卫星终端、10万以上通信链路的实时通信仿真，支持1000条以上安全事件的并发仿真，支持10万用户实时在线、百万并发数据的大规模仿真测试。

7.支持对天地一体化网络中安全设备的集中统一管理，支持

基于任务的动态安全策略管理，实现安全事件格式及语义的归一化解析。

实施年限：不超过3年 拟支持项目数：1—2项

2.开放融合环境下的数据安全保护理论与关键技术研究 2.1 大数据环境中的数据保护和隐私保护基础理论研究（基础前沿类）

研究内容：针对大数据环境中的数据安全和用户隐私问题，构建面向海量数据和用户的数据和隐私保护基础理论和技术体系，包括涉密信息保护、数据使用授权、敏感数据保护、隐私风险评估、数据匿名发布、数字水印和溯源等基础理论与技术；研究大数据环境中数据保护理论模型，包括基于新型密码算法的数据访问控制机制、加密数据的关键词搜索方法、存储数据的完整性验证方法、敏感数据的细粒度分级和智能分类保护方法等，保护数据在生成、存储、发布、应用、消亡等生命周期的安全，支持涉密数据的流转控制、隔离和交换；研究大数据环境中隐私保护理论模型，包括隐私数据刻画和甄别、数据发布隐私保护、社交网络匿名保护、标识符匿名保护、位臵数据隐私保护、数据脱敏处理等理论和技术方法，制定大数据隐私保护标准规范；研究基于数字水印的数据隐私隐藏理论，包括图像和视频隐写分析、数字水印和溯源、多媒体同态隐私加密、加密音视频数据检测等 — 8 —

方法。

考核指标：1.提出大数据环境中的数据保护理论模型，提出数据细粒度访问控制方法，提出支持多用户多关键字的密文数据和数据库搜索方法，提出多敏感属性的分级分类数据保护模型。

2.建立大数据环境中的隐私保护理论模型，提出一系列隐私甄别和保护方法，至少包括数据发布隐私保护、社交网络匿名保护、标识符匿名保护、位臵数据隐私保护、数据脱敏处理等5种。

3.提出基于数字水印的图像、音频、视频等多媒体数据的隐私保护模型，实现高效的多媒体同态隐私加密算法，密文膨胀率不超过30%。

4.发表高水平学术论文70篇以上，其中SCI/EI检索论文不少于30篇，具有国际影响力的论文5篇以上；申请专利10项以上；起草行业或国家标准1项以上。

实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

3.大规模异构网络空间中的可信管理关键技术研究 3.1 网络可信身份管理技术研究（重大共性关键技术类）研究内容：面向国家网络空间社会治理的需求，研究网络可信身份管理技术，为国家开展网络空间治理提供技术支撑；研究适应多种环境的异构实体身份标识技术；研究基于大数据和行为分析的多级可信、多因子身份鉴别系统与技术；研究具备隐私保

护特性的网络实体真实身份证明与鉴别技术；研究具备身份联合能力的统一身份管理、授权与服务技术；研究身份联合与管理服务的互操作评估技术与系统；研究实体行为追踪溯源与安全审计技术与系统，研制网络身份管理与服务可信等级的评估评价标准与工具。

考核指标：1.身份管理系统应支持亿级规模的身份管理，百万级并发、1000个应用条件下，单个身份鉴别延时不大于3秒，身份鉴别应采用国产密码算法，支持安全可定制的不同级别的鉴别方式，至少包括：口令、电子凭证、生物特征、个体行为、先验知识等方式及其组合。

2.完成真实身份的证明与核验服务系统，10万级并发条件下的响应时间不大于3秒，支持X.509证书、二代身份证、eID等不同的电子身份证件。

3.支持不同安全域的身份联合，在保障用户隐私与数据安全的前提下，实现域间的互联互通，支持不少于2个主流身份联合协议，支持国产密码算法，具备与国内、国际身份管理系统联合的能力，并经过联合验证。

4.形成身份管理的互操作及可信等级评估规范和工具，对不少于5个身份管理系统的互操作能力及可信等级进行评估，完成评估报告。

5.开发支持亿级实体的行为关联分析系统，支持100个以上 — 10 —

身份管理系统的行为元数据汇聚，实现秒级的实体追踪与定位。

6.完成国家或行业标准建议稿10项，软件著作权20项，申请专利20项。

实施年限：不超过3年 拟支持项目数：1—2项

4.网络空间虚拟资产保护创新方法与关键技术研究 4.1 网络空间数字虚拟资产保护基础科学问题研究（基础前沿类）

研究内容：针对虚拟货币、数字版权、网络游戏等网络空间数字虚拟资产的安全问题，研究数字虚拟资产保护基础理论体系，包括数字虚拟资产的数学模型、威胁感知、安全管理和风险控制等；研究现有网络空间数字虚拟资产的分类以及各类网络资产的表达方法，研究并提出新形势下数字虚拟资产的安全表示方法；研究数字虚拟资产基础数学模型，包括属性、颁发者、使用权限、使用范围、数字签名、加密、防伪等，并建立数字虚拟资产的识别和描述模型；研究数字虚拟资产安全管理模型，包括数字虚拟资产登记、用户身份认证、数字虚拟资产安全存储、数字虚拟资产安全交易、数字虚拟资产使用控制、数字虚拟资产追踪溯源等；研究数字虚拟资产动态风险控制模型，包括主动调整系统的防御策略，动态风险控制策略知识库、动态风险控制引擎等；研究虚拟资产的发展趋势及对社会真实资产的影响。

考核指标：1.提出数字虚拟资产基础数学模型、数字虚拟资产安全威胁自适应发现模型、数字虚拟资产安全威胁变化实时定量感知模型。

2.数字虚拟资产表达方法应涵盖现有主流的资产类别。3.提出数字虚拟资产身份认证和安全存储模型，数字虚拟资产安全交易、使用控制和追踪溯源模型，并提出数字虚拟资产动态风险控制模型。

4.实现数字虚拟资产安全管理与交易原型系统，支持至少3种已有的数字虚拟资产（包括虚拟货币、数字版权、网络游戏等）。

5.发表高水平学术论文70篇以上，其中SCI/EI检索论文不少于30篇，具有国际影响力的论文5篇以上；申请专利10项以上。

实施年限：不超过3年 拟支持项目数：1—2项

5.网络空间测评分析关键技术研究

5.1 网络系统安全度量方法与指标体系（基础前沿类）研究内容：研究网络系统安全度量的影响因素和体系模型，包括各种安全机制的有效性评估方法、系统脆弱性的评价方法、攻击威胁模型及攻击影响计算方法，以及以上因素的时间变化规则和相互影响机制；研究网络系统安全特性的量化表达方法和参考框架，包括各种安全特性的定义、制约关系、服务影响和性能影响的量化表达方法；研究网络系统安全参数的采集方法和机制，— 12 —

包括自动化和半自动采集方法、基于渗透攻击的采集方法、非破坏性的采集方法、大规模系统的安全参数组合机制等；研究攻击技术的破坏能力量化评估机制，包括各种攻击方法和原理的隐蔽机制分析、对不同安全特性和服务性能的影响分析、攻击技术的伸缩性、安全事件的连锁反应机理等量化评估；研究网络系统安全度量方法和指标体系的验证，包括网络真实攻击和防御历史事件的分析、攻击技术和防御技术发展趋势总结及其对网络系统安全程度的影响；针对典型应用场景，研究安全度量的参考操作流程和指标的参考体系。

考核指标：1.提出完整的指标体系框架，给出每项指标的明确定义。

2.度量方法具有广泛的适用性，既可用于孤立、隔离的系统，也可用于广泛互联的系统。

3.针对指标体系框架中提出的每项指标，提出具体的、可操作的测量方法，测量方法至少应涉及测量对象的定义；量化依据，及其客观性分析；具体流程、数据采集方式、计算方法等的设计；复杂测量方法应给出技术性、资源可行性、管理可行性的分析。

4.度量结果应是量化的，结论客观；同一场景下的不同系统的度量结果具有可比性；同一系统的不同时间点的度量结果具有可比性。

5.度量方法输入包括系统结构、防御方案、系统脆弱性、攻

击现状、安全事件影响。

6.完成3种典型网络系统的量化评估，给出评估报告；完成10种典型攻击技术的破坏能力量化评估，给出评估报告。

7.发表高水平学术论文70篇以上，其中SCI/EI检索论文不少于30篇，具有国际影响力的论文5篇以上；申请专利10项以上。

实施年限：不超过3年 拟支持项目数：1—2项

5.2 网络仿真与效果评估关键技术（重大共性关键技术类）研究内容：研究网络安全试验基础设施体系架构，包括试验基础设施能力体系、系统架构、技术体制、应用模式等，制定标准规范体系框架，从顶层规约试验基础设施各要素之间的关系；研究网络安全试验基础设施构建技术，包括：大规模网络高逼真快速复现、用户行为复制、资源自动配臵与快速释放、试验安全隔离与受控交换、面向任务的引擎构建、面向虚拟网络的真实流量回放等关键技术；研究网络安全测试评估技术研究，包括网络安全度量理论及攻击仿真工具智能化调用、攻击仿真脚本自动化生成、网络安全自动化测试、安全效用评估指标体系构建等理论与技术；研究网络安全活动仿真演练技术；研究网络虚拟节点行为监控技术，包括基于主被动自省结合的虚拟机监控技术，实现高效的虚拟节点行为动态监控。

考核指标：1.网络复现可实现网络拓扑、操作系统、业务系 — 14 —

统以及人员行为复现。

2.可以并行开展2个以上不同安全等级试验任务。3.评估指标体系构建，仿真应综合考虑攻防成本、攻防技术性能、攻防前后系统性能等因素，形成不低于3级分级的攻防效能评估与安全体系度量指标体系。

4.网络安全体系度量，可度量包含3级结构、10000个节点的网络系统网络空间安全性。

5.可支撑3种典型网络场景下的网络安全活动仿真演练。6.能够对虚拟节点进行系统调用粒度的实时行为监测，虚拟节点行为监测技术引入的性能损失不超过10%。

实施年限：不超过3年 拟支持项目数：1—2项

第三篇：“先进轨道交通”重点专项2017项目(编制大纲)

“先进轨道交通”重点专项 2016年项目申报指南

项目申报全流程指导单位：北京智博睿投资咨询有限公司 — 1 —

作为最具可持续性的交通运输模式，轨道交通是国民经济大动脉、大众化交通工具和现代城市运行的骨架,是国家关键基础设施和重要基础产业，对我国经济社会发展、民生改善和国家安全起着不可替代的全局性支撑作用。轨道交通科技持续自主创新更是国家通过实施“创新驱动发展”战略全面支撑“新型城镇化”、“区域经济一体化”、“一带一路”、“制造强国”和“走出去”战略的全局性重要基础保障；对建设创新型国家、构建现代综合交通运输体系、在经济社会发展新常态下实现全面建成小康社会目标，具有重大意义。

依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》和《国务院关于深化中央财政科技计划（专项、基金等）管理改革的方案》，在交通领域技术预测及关键技术遴选工作成果以及面向相关部门、地方和机构广泛征集国家重点研发计划科技创新需求建议的基础上，科技部会同国家铁路局、交通运输部、教育部、中国科学院等部门组织专家编制了《国家重点研发计划——先进轨道交通重点专项实施方案》，在此基础上启动先进轨道交通重点专项，并发布本指南。

本专项的指导思想是：以满足国家战略需求为目标，以国内外市场需求为导向，在既有轨道交通科技发展成果基础上，以产学研用协同创新为主要模式，强化国际合作创新，通过在轨道交通系统安全保障、综合效能提升、可持续性和互操作等战略技术 — 2 —

方向进行覆盖“基础前沿研究、共性关键技术研发、集成与应用示范”的全链条部署、聚焦支持、有序推进，全面提升我国轨道交通系统技术、设施、装备和运营的安全、效能、绿色、体系化和国际化水平，支撑国家“十三五”发展战略的全面实现。

本专项总体目标是：创新“以我为主、兼收并蓄”原则下的国际化产学研用协同创新模式，到2020年，在轨道交通系统安全保障、综合效能提升、可持续性和互操作等战略方向形成包括核心技术、关键装备、集成应用与标准规范在内的成果体系，满足我国轨道交通作为全局战略性骨干运输网络的高效能、综合性、一体化、可持续发展需求，并具备显著的国际竞争优势，支撑国家“十三五”发展战略全面实现。

具体目标：

1．形成具备“凝聚、辐射、转移和协同”功能的全球化轨道交通创新能力网络体系；

2．形成满足国家社会经济发展和国家安全对轨道交通高效能、综合性、一体化、可持续需求的交通系统安全保障、综合效能提升、可持续性和互操作核心技术、关键装备、集成应用与标准规范体系；

3．形成足以支撑国家“一带一路”、“走出去”和“制造强国”战略、满足全球市场需求的国际化轨道交通技术、标准、装备和服务能力体系；

4．形成具备“超越遏制”和“战略高地”特征的新型导向运输系统技术、标准、装备和集成能力体系。

到2020年，我国要具备交付运营时速400公里及以上高速列车及相关系统，时速120公里以上联合运输、时速160公里以上快捷货运和时速250公里以上高速货运成套装备，满足泛欧亚铁路互联互通要求、轨道交通系统全生命周期运营成本降低20%以上、因技术原因导致的运营安全事故率降低50%以上、单位周转量能耗水平国际领先、磁浮交通系统技术完全自主化的技术能力。

本专项围绕轨道交通系统安全保障技术、系统综合效能提升技术、系统可持续性技术、系统互操作技术四大战略方向部署十项重点任务，各重点任务围绕创新全链条设计和一体化部署基础前沿研究、重大共性关键技术开发、应用示范和国际合作等内容。

针对任务中的研究内容，以项目为单位进行申报。项目设1名项目负责人，项目下设课题数原则上不超过5个，每个课题设1名课题负责人，每个课题参研单位原则上不超过5个。

各申报单位统一按指南二级标题（如1.1）的研究方向进行申报，申报内容须涵盖该二级标题下指南所列的全部考核指标。

本专项2016年拟启动公开择优的重点任务为： 1．空天车地信息一体化轨道交通安全与控制关键技术 总体目标：突破基于空天车地信息一体化的轨道交通系统运行状态全息化感知与信息集成应用技术；初步建成具备空天车地 — 4 —

一体化协同创新与综合试验能力平台，形成大范围状态实时感知、灾害识别预警、应急指挥调度、管理可视化的安全保障系统、装备和标准规范体系。突破基于动态间隔的运能可配臵列车运行控制技术；研制控制设备一体化、小型化轨旁设备、间隔可动态配臵的具有高可维护性的新型列车运行控制系统。满足承担国防安全功能的西部和边远地区低密度运输路网的安全、高效运营和持续能力保障的需求。

1.1 基于空天车地信息协同的轨道交通运营与安全综合保障技术

总体研究内容：面向空天车地信息一体化的静动态滞空平台技术；基于空天车地信息一体化的轨道专用网络技术；轨道交通系统状态信息实时获取与监测技术；轨道交通系统状态信息融合与处理技术；基于专网的车辆移动互联技术。

总体考核指标：构建满足轨道交通列车安全运行大范围、全天候、全覆盖、全方位实时监测需求的临近空间静态滞空平台与动态滞空平台、传感载荷及数据传输网络系统，以及轨道交通全息化安全保障和运营支持系统；进行应用示范验证。

1）面向空天车地信息一体化的静动态滞空平台技术 研究内容：研究面向先进轨道交通信息服务的专用临近空间静态滞空浮空器平台与动态滞空无人机平台的设计、集成和运维技术；突破临近空间静态滞空平台超长航时、超大载荷、定区域

定航线飞行及精确位臵驻留控制技术，突破动态滞空无人机平台长航时、定区域定航线巡航控制技术；实现对广域先进轨道交通系统的大范围无缝覆盖。

考核指标：静态滞空平台具备20km以上高度6个月以上区域驻留能力，区域驻留控制精度R≤2km，有效载荷能力大于500kg，覆盖面积≥7x105km2，提供有效载荷电源功率≥3kW；具有快速部署能力。专用动态滞空平台具备单次滞空时间≥4h，巡航监测距离≥200km，有效载荷≥10kg，具有快速部署建立应急通信通道及突发现场实时监测能力。

2）基于空天车地信息一体化的轨道专用网络技术

研究内容：研究空天车地立体环境下的信号传输机理，突破空间大范围、长距离宽带通信技术；研究空天车地动态节点一体化协同组网机制，突破空间动态组网、宽带移动接入和异构网关等协议的设计、仿真以及实现技术；研究空天车地网络安全保障技术，突破面向轨道交通安全监测信息的多优先级高效、可靠、安全传输技术以及网络安全预警技术。

考核指标：具备支撑卫星、浮空器、无人机与地面车载网络的一体化协同传输与信息有效共享能力，实现车辆位臵信息、重大安全信息以及列车安全监测信息的全天候接入和传输，临空平台载荷区域覆盖范围不小于300km、覆盖率达100%、高速移动节点业务接入带宽≥2Mbps、空地骨干链路通信带宽≥100Mbps； — 6 —

具备动态组网、一体化信息处理和协同传输的异构网关数据转发速率不低于300Mbps。

3）轨道交通系统状态信息实时获取与监测技术

研究内容：研究基于静、动态滞空平台的天空地轨道交通系统状态信息感知技术，获取列车运行环境信息、基础设施服役状态、列车运行状态信息及周边相关移动体分布态势信息等；研究空天地多维度轨道交通状态监测信息的时空关系、空间立体条件下的传感器布设与优化以及高可靠互联传输技术等。

考核指标：车载及地面监测节点通信带宽≥100Mbps，空天监测节点能够有效覆盖列车及周边基础设施的关键运行状态，监测半径≥300km，地面移动体位臵检测精度≤1m；能够结合相关区域的气象信息、大尺度地质变化等信息，实现立体多维的轨道交通系统状态信息获取与检测，实现轨道异物入侵等关键预警服务，其定点监测分辨率精度≤10cm；巡航监测特定区域与突发事件现场监测预警分辨率可达20cm。

4）轨道交通系统状态信息融合与处理技术

研究内容：研究基于空天车地一体化专网的轨道交通大数据处理技术；研究多元信息融合技术，多传感器协同优化处理与虚拟感知技术，轨道交通监测信息互操作技术，以及基于大数据的轨道交通系统状态辨识评价、预测预警与风险分析技术，全面评价轨道交通系统运行风险状态，并对隐患与风险进行预测评估。

考核指标：建立轨道交通系统运行状态大数据管理与分析系统，具备不同时空维度的轨道交通信息的统一处理、轨道交通运行风险及隐患的建模分析、预测预警与挖掘分析等能力。

5）基于专网的车辆移动互联技术

研究内容：研究车车协同信息交互技术、空天车地高速列车群移动互联技术以及基于车辆移动互联的安全保障技术，实现空天车地一体化传输网络覆盖下的高速列车群车联网。

考核指标：通过车辆移动互联技术，实现车-车、车-地信息无缝共享，支撑列车群关键安全信息的实时共享及主动安全防护和乘客服务信息的交互。

实施年限：不超过4年

拟支持项目数：2项（具有不同技术路线的2个项目）1.2 基于动态间隔的运能可配臵列车运行控制系统技术 总体研究内容：稀疏低运能路网列车运行控制系统关键技术；基于位臵信息融合的动态闭塞系统。

总体考核指标：形成适用于广域稀疏路网高安全性的具有空天车地一体化、多信息融合定位、动态间隔控制的新型列控系统成套装备、仿真测试验证平台、产业化平台；进行应用示范验证。

1）稀疏低运能路网列车运行控制系统关键技术

研究内容：研究多冗余高可靠安全计算技术；研究列控系统可测性设计技术、智能故障分析与诊断算法及运维决策支持系统； — 8 —

研制多核低功耗通用高性能安全计算平台；研究控制设备一体化和小型化技术；研究支持多模式的高可靠无线数据传输技术及低传输质量下数据恢复技术；研究列控地面设备虚拟化及快速动态重构与配臵技术及车载设备适配技术；研究列控系统动态闭塞配臵技术及运能动态配臵的智能综合调度技术。

考核指标：关键技术验证平台及原型样机、系列设备标准和示范验证。

2）基于位臵信息融合的动态闭塞系统

研究内容：研究车车通信的车载设备主动冗余安全防护技术，研究多种信息融合的列车定位技术；研究列车完整性自检测技术。研究基于移动闭塞的移动授权生成技术及故障安全防护机制；研究可动态配臵的列车安全制动模型及安全防护技术。研制新型列控系统成套装备、仿真测试验证平台。

考核指标：安全设备满足SIL4级安全完整度等级要求；系统可用度达到99.999%；运营时速80至250公里；运营追踪间隔可动态配臵，最小列车追踪间隔不大于三分钟。

实施年限：不超过4年 拟支持项目数：1-2项

申报要求

1.申报说明

1）鼓励以企业为项目牵头单位的产学研用联合体进行申报。2）各申报单位严格按指南规定的研究内容进行申报，各项目申报内容必须覆盖指南规定的项目范围和相应的研究内容与考核指标。

3）项目牵头单位，负责项目的组织实施和对项目课题进行过程管理，对项目总体目标负责，并承担落实相关项目实施所需的配套资金的责任。

4）各项目申请的国家财政资金原则上按照不低于12%用于基础研究、58%用于技术攻关与装备研制、不超过30%用于支持典型应用示范；鼓励各申报单位自筹资金配套。

2.申报咨询

第四篇：“战略性先进电子材料”重点专项2017项目(编制大纲)（模版）

“战略性先进电子材料”重点专项

2017项目申报指南

项目申报全流程指导单位：北京智博睿投资咨询有限公司

依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》，按照《国务院关于改进加强中央财政科研项目和资金管理的若干意见》及《国务院印发关于深化中央财政科技计划（专项、基金等）管理改革方案的通知》精神，科技部会同有关部门组织开展了《国家重点研发计划“战略性先进电子材料”重点专项实施方案》编制工作，在此基础上启动本专项2016年项目，并发布本指南。

本专项总目标是：面向国家在节能环保、智能制造、新一代信息技术领域对战略性先进电子材料的迫切需求，支撑“中国制造2025”、“互联网+”等国家重大战略目标，瞄准全球技术和产业制高点，抓住我国“换道超车”的历史性发展机遇，以第三代半导体材料与半导体照明、新型显示为核心，以大功率激光材料与器件、高端光电子与微电子材料为重点，通过体制机制创新、跨界技术整合，构建基础研究及前沿技术、重大共性关键技术、典型应用示范的全创新链，并进行一体化组织实施。培养一批创新创业团队，培育一批具有国际竞争力的龙头企业，形成各具特色的产业基地。

本专项围绕第三代半导体材料与半导体照明、新型显示、大功率激光材料与器件、高端光电子与微电子材料等4个方向部署35个任务，专项实施年限为5年，即2016 ~ 2020年。按照重点 — 2 —

突出、分步实施的原则，2016年首批启动4个方向中的15个任务。对于应用示范类任务，其他经费（包括地方财政经费、单位出资及社会渠道资金等）与中央财政经费比例不低于3：1；对于重大共性关键技术类任务，其他经费与中央财政经费比例不低于2：1。针对任务中的研究内容，以项目为单位进行申报。项目设1名项目负责人，项目下设课题数原则上不超过5个，每个课题设1名课题负责人，每个课题承担单位原则上不超过5个。

1.第三代半导体材料与半导体照明

1.1 大失配、强极化第三代半导体材料体系外延生长动力学和载流子调控规律

研究内容：研究AlN/高Al组分AlGaN及其量子结构、InN/高In组分InGaN及其量子结构的外延生长动力学和缺陷调控规律、光电性质及载流子调控规律；研究蓝光波段高质量量子阱的外延生长动力学，发展提升内量子效率、光提取效率的新机制、新效应和新方法；研究核壳结构量子阱、金属纳米结构耦合量子阱及其光电性质；研究半/非极性量子结构的外延生长、缺陷控制及其光电性质。研究Si衬底和其它大失配衬底上GaN基异质结构的外延生长动力学和缺陷调控规律；研究GaN基异质结构中点缺陷性质及其新型表征手段；研究强电场下载流子输运性质和热电子/热声子驰豫规律；研究表面/界面局域态、体缺陷态对GaN基异质结构及电子器件性能的影响机制和规律。

考核指标：AlN外延层位错密度<1×107 cm2，深紫外波段量

—子阱发光内量子效率>50%；InN室温电子迁移率>4000 cm2/Vs；绿光波段量子阱发光内量子效率>50%；蓝光波段内量子效率>90%；非/半极性面量子阱发光内量子效率>50%；核壳结构量子阱Droop效应<10%。Si衬底上AlGaN/GaN异质结构二维电子气室温迁移率>2300 cm2/Vs；InAlN/GaN异质结构二维电子气室温迁移率>2200 cm2/Vs；掌握强电场下载流子输运和热电子/热声子驰豫规律，掌握有效控制GaN基异质结构表面/界面局域态的方法，明确影响和提升电子器件可靠性的物理机制。

预期成果：申请发明专利20项，发表论文50篇。实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

1.2 面向下一代移动通信的GaN基射频器件关键技术及系统应用

研究内容：研究半绝缘SiC衬底上高均匀性、高耐压、低漏电GaN基异质结构外延生长；设计和研制高工作电压、高功率、高效率、高线性度GaN基微波功率器件；研发低栅漏电流、低电流崩塌效应、低接触电阻GaN基器件制备工艺与提高成品率的规模制备技术及其可靠性技术；研究高热导率封装基材与高频低损耗封装技术；开展GaN基射频电子器件在移动通信宽带、高效率放大设备上的应用研究。

考核指标：4~6英寸半绝缘SiC衬底上GaN基异质结构漏电<10 μA/mm，二维电子气室温迁移率>2300 cm2/Vs，方块电阻<300 Ω/sq；研制出高性能的高效器件、宽带器件和超高频器件，高效器件工作频率2.6 GHz、功率>330 W、效率>70%，宽带器件工作频率1.8~2.2 GHz、功率>330 W、效率>60%，超高频器件工作频率30~80 GHz、带宽>5 GHz、脉冲功率>10 W、效率>28%；研制出基于GaN射频器件的高线性度功率放大器系统和多载波聚合功放系统，在移动通信基站领域实现批量应用。形成1~2件国家/行业标准。

预期成果：申请发明专利50项，发表论文30篇，带动行业新增产值20亿元。

实施年限：不超过4年 拟支持项目数：1—2项

有关说明：企业牵头申报，其他经费与中央财政经费比例不低于2：1。

1.3 SiC电力电子材料、器件与模块及在电力传动和电力系统的应用示范

1.3.1 中低压SiC材料、器件及其在电动汽车充电设备中的应用示范

研究内容：研究6英寸低缺陷低阻碳化硅单晶材料生长及高均匀度外延关键技术；开展600~1700 V碳化硅MOSFET器件设

计仿真及制备工艺技术的研究；突破多芯片均流等关键封装技术，实现碳化硅全桥功率模块；研制基于全碳化硅器件的电动汽车无线和有线充电装备，并开展示范应用。

考核指标：碳化硅单晶材料直径≥6英寸，微管密度≤0.5个/cm2，电阻率≤30 mΩ·cm；实现6英寸n型外延材料，表面缺陷密度≤5 cm2、外延厚度≥200μm，实现p型重掺杂外延材料；碳—化硅MOSFET芯片容量≥1200 V/100 A，模块容量≥1200 V/200 A；无线充电装备容量≥60 kW，总体效率≥92%，有线充电装备容量≥400 kW，总体效率≥96%。形成1~2件国家/行业标准。

预期成果：打造全产业链SiC技术研发平台和产业化基地，培养一批领军型创新创业人才，申请发明专利50项，发表论文25篇，带动行业新增产值150亿元。

实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

有关说明：企业牵头申报，其他经费与中央财政经费比例不低于3：1。

1.3.2 高压大功率SiC材料、器件及其在电力电子变压器中的应用示范

研究内容：研究基于6英寸碳化硅衬底的厚膜外延技术；开展3.3~6.5 kV碳化硅MOSFET器件设计仿真及制备工艺技术的研究；突破碳化硅器件高压封装关键技术，实现大容量碳化硅功率器件和 — 6 —

模块；掌握SiC器件及模块测试检验全套技术；研制基于全碳化硅器件的电力电子变压器，并在柔性变电站中开展示范应用。

考核指标：碳化硅MOSFET芯片容量≥6.5 kV/25 A，模块容量≥6.5 kV/400 A；柔性变电站电压≥35 kV，容量≥5 MW。形成1~2件国家/行业标准。

预期成果：打造全产业链SiC技术研发平台和产业化基地，培养一批领军型创新创业人才，申请发明专利50项，发表论文25篇，带动行业新增产值150亿元。

实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

有关说明：企业牵头申报，其他经费与中央财政经费比例不低于3：1。

1.4 高品质、全光谱半导体照明材料、器件、灯具产业化制造技术

1.4.1 高品质、全光谱无机半导体照明材料、器件与灯具产业化制造技术

研究内容：研发基于蓝光LED激发多种荧光粉的全光谱白光半导体照明材料、器件、模组和灯具技术；研发蓝、绿、黄、红四基色半导体照明材料、器件、模组和灯具技术。

考核指标：在电流密度20 A/cm2注入下，蓝光（455±5nm）LED功率效率≥70%，泛绿光（490±5nm）LED功率效率≥55%，— 7 —

绿光（520±5nm）LED功率效率≥45%，黄光（570±5nm）LED功率效率≥25%，红光（625±5nm）LED功率效率≥55%，基于LED和荧光粉的全光谱白光显色指数≥90、流明效率≥110 lm/W。高显色指数灯具光效大于100 lm/W。形成1～2件国家/行业标准。

预期成果：申请发明专利50项，发表论文30篇，带动行业新增产值200亿元。

实施年限：不超过4年 拟支持项目数：1—2项

有关说明：企业牵头申报，其他经费与中央财政经费比例不低于2：1。

1.4.2 高效大面积OLED照明器件制备的关键技术及生产示范

研究内容：研究适用于高亮度照明条件下的OLED新型材料和高效长寿命叠层器件结构；研究高亮度大面积条件下OLED电荷输运机制、激子复合机理、发光材料和器件界面的退化机理；研发大面积OLED照明器件制备的关键技术及应用。

考核指标：在1000 cd/m2条件下，OLED小面积器件光效≥200 lm/W，显色指数≥80；100×100 mm2的白光OLED面板光效≥150 lm/W；显色指数≥90，半衰寿命>1万小时；建成1条OLED照明生产示范线。

预期成果：申请发明专利50项，发表论文30篇。

实施年限：不超过4年 拟支持项目数：1—2项

有关说明：其他经费与中央财政经费比例不低于2：1。1.5 第三代半导体固态紫外光源与紫外探测材料及器件关键技术

1.5.1 第三代半导体固态紫外光源材料及器件关键技术 研究内容：面向空气和水净化、生化监测和高密度存储等应用，研究高质量高Al组分AlGaN材料外延、高效n/p型掺杂和量子阱结构发光特性调控技术；研究AlGaN基深紫外LED芯片的结构设计、关键制备技术及出光模式，实现高光功率、低工作电压的有效方法；研究深紫外LED芯片的先进封装技术及关键材料，实现低热阻、高可靠性、高光提取效率的深紫外LED器件；研究AlGaN基紫外激光二极管的结构设计和关键制备技术。

考核指标：研制出发光波长<280 nm的深紫外LED，100 mA电流下光功率>30 mW；面向空气、水资源等净化应用，开发出3～5种深紫外光源模组、产品及应用示范；研制出波长<260 nm的电子束泵浦深紫外光源，输出功率>150 mW；实现UVB波段激光二极管的电注入激射，UVA波段激光二极管实现峰值脉冲功率>20 W。形成1～2件国家/行业标准。

预期成果：申请发明专利25项，发表论文15篇。实施年限：不超过5年

拟支持项目数：1—2项

有关说明：其他经费与中央财政经费比例不低于2：1。1.5.2 第三代半导体紫外探测材料及器件关键技术

研究内容：面向量子信息、医学成像、深空探测和国防预警等应用，研究高增益、低噪音AlGaN基日盲雪崩光电探测器、SiC紫外单光子探测器及多元成像器件的材料外延、结构设计、关键制备技术、结终端技术和单光子测试方法；研究紫外单光子探测器件的驱动和读出电路。

考核指标：研制出室温下单光子探测效率>10%、暗计数率<3 Hz/µm2的紫外单光子探测器及多元成像器件；实现雪崩增益>105、临近雪崩点暗电流<1 nA的日盲雪崩光电探测器。

预期成果：申请发明专利25项，发表论文15篇。实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

有关说明：其他经费与中央财政经费比例不低于2：1。2.新型显示

2.1 印刷显示新型材料及显示视觉健康研究 2.1.1 新型发光材料与器件

研究内容：研究新一代有机发光材料、主体材料的设计及其制备，研究新概念显示器件发光与显示机理，研究新型器件结构优化设计，研究喷墨印刷、薄膜封装等器件工艺开发，建立材料 — 10 —

与器件表征测试、检测评价体系，构建新一代显示材料与技术知识产权体系。

考核指标：新一代有机发光材料红光效率≥25 cd/A、1000 cd/m2下半衰寿命≥1.5万小时，绿光效率≥75 cd/A、1000 cd/m2下半衰寿命≥2万小时，蓝光效率≥12 cd/A、1000 cd/m2下半衰寿命≥3千小时。

预期成果：申请发明专利7项，发表论文20篇。实施年限：不超过4年 拟支持项目数：1—2项 2.1.2 印刷TFT材料与器件

研究内容：研究印刷TFT的半导体、绝缘层和电极材料，研究载流子输运和调控机制。研究印刷TFT薄膜制备和窄线宽电极制备工艺，优化印刷TFT器件结构和制备工艺，研究印刷TFT的光电稳定性，研制高迁移率、高开关比的印刷TFT器件。

考核指标：印刷TFT阵列阈值电压<2 V，电流开关比≥107，迁移率≥15 cm2/Vs。

预期成果：申请发明专利7项，发表论文15篇。实施年限：不超过4年 拟支持项目数：1—2项 2.1.3 新型显示视觉健康研究

研究内容：研究显示器件光电参数、显示图像内容属性、观

看条件与观看者视功能、脑电信号、生理参数、心理反应的作用和影响规律，研究视觉疲劳的形成机制，从心理与生理角度探索显示与视觉健康机理。开发显示视觉健康测量仪器设备，建立显示视觉健康的评价方法和测量规范。

考核指标：揭示显示器件光电特性与人眼视觉健康的关系与机理，完成显示器件视觉健康评价技术和测试规范，形成3件国家/行业标准。

预期成果：申请发明专利6项，发表论文15篇。实施年限：不超过4年 拟支持项目数：1—2项

2.2 印刷显示关键材料与器件工艺及开发平台 2.2.1 印刷OLED显示关键材料技术

研究内容：研究印刷OLED显示关键材料，开发可溶红色磷光材料体系、绿色磷光材料体系、可溶蓝色荧光材料体系，开发可溶可固化空穴传输材料、高性能电子传输材料和印刷电极材料，开展相应的器件结构优化设计。

考核指标：印刷OLED红光效率>18cd/A、绿光效率>60cd/A、蓝光效率>8cd/A，在1000cd/m2亮度下的半衰寿命红色>2万小时、绿色>3万小时、蓝色>5千小时。

预期成果：申请发明专利15项，形成创新创业团队2个。实施年限：不超过5年

拟支持项目数：1—2项

有关说明：其他经费与中央财政经费比例不低于2：1。2.2.2 印刷OLED显示技术集成与研发公共开放平台 研究内容：研究印刷OLED显示的多层薄膜印刷与图形化工艺，研究印刷OLED墨水（INK）技术，研究印刷OLED器件阵列结构设计，开发彩色OLED器件喷墨印刷制作工艺和封装工艺。建设G4.5印刷显示工艺研发公共开放平台。

考核指标：印刷OLED显示尺寸>30英寸，分辨率3840×2160，亮度>250cd/m2，寿命>1万小时。

预期成果：申请发明专利15项，形成创新创业团队2个。实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

有关说明：企业牵头申报，其他经费与中央财政经费比例不低于2：1。

2.2.3 电子纸显示关键材料与器件

研究内容：研究印刷电子纸显示关键材料。研究高反射率三基色电子纸显示的关键材料、显示油墨、双稳态显示稳定性，开发电极材料及印刷型显示功能层的制作技术，有源彩色电子纸显示器件的结构设计、制备工艺、驱动电路、封装材料及柔性电子纸显示面板制作等关键技术。

考核指标：电子纸显示器尺寸6~10英寸，分辨率>200 dpi，— 13 —

驱动电压<15 V，响应时间<100 ms，彩色显示色域>35% NTSC，功耗<30 mW/英寸，寿命>1万小时。

预期成果：申请发明专利25项，形成创新创业团队2个。实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

有关说明：其他经费与中央财政经费比例不低于2：1。2.3 量子点发光显示关键材料与器件研究

研究内容：研究高光效低成本红、绿、蓝量子点材料及新一代无镉量子点材料制备技术，研究高性能载流子注入传输材料制备技术，研究适合印刷工艺的量子点分散核心工艺和量子点INK体系，突破量子点INK的调控技术。研究量子点电致发光显示器件结构优化设计技术，开发全彩印刷QLED器件制作工艺与封装工艺，开展工程化探索，形成核心专利布局。

考核指标：印刷QLED红光材料、绿光材料和蓝光材料半峰宽分别<30 nm、<30 nm和<25 nm，发光效率分别>18 cd/A、>70 cd/A和>7 cd/A，在1000 cd/m2下半衰寿命分别>1万小时、>1万小时和>3千小时，成果须应用到后续器件工艺项目中。印刷QLED器件尺寸>30英寸，分辨率3840×2160，亮度>250 cd/m2，显示色域>100% NTSC，寿命>1万小时。形成3件国家/行业标准。

预期成果：申请发明专利75项，发表论文20篇。实施年限：不超过5年

拟支持项目数：1—2项

2.4 面向激光显示的关键材料与技术基础研究

2.4.1面向激光显示的三基色半导体激光器（LD）关键材料与技术基础研究

研究内容：研究面向激光显示的量子阱材料受激辐射机理及谐振腔中电子和光子相互作用机制，设计三基色半导体激光器结构，研究应变、掺杂、极化、偏振、模场等控制机制；研究激光器时域/频域/空域调控的限域谐振腔设计；研究材料生长动力学过程，p型掺杂及补偿机理、波导层的缺陷及吸收损耗抑制，降低激射阈值，提高发光效率；研究激光器侧壁及腔面的钝化机制、大电流密度下欧姆接触的热学问题，建立激光器失效模型，提高寿命。

考核指标：蓝、绿光LD材料吸收损耗<10 cm-1，p-AlGaN电阻率<2 Ω·cm，p型电极比接触电阻率<2×10-5 Ω·cm2，红光（640 nm）T0>90 K。

预期成果：申请发明专利30项，发表论文30篇。实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

2.4.2 面向三基色LD激光显示整机关键技术基础研究 研究内容：研究激光显示整机综合设计理论；研究激光相干性与散斑效应的量效关系；研究双高清大色域视频信号的获取、— 15 —

编/解码及数字压缩等原理和方法。

考核指标：提出超高清激光显示整机理论解决方案，色域覆盖率>160% NTSC，显示分辨率≥4K，能效超过15lm/W，支撑激光显示共性关键技术获得突破性进展。

预期成果：申请发明专利30项，发表论文30篇。实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

2.5 激光显示整机研发及表征评估

研究内容：双高清/大色域的整机系统设计；高效能光源模组、驱动及热管理技术；实时白平衡控制及色温调控技术；实用化消散斑及匀场照明技术与器件；高性能超短焦距镜头设计及相关材料与加工等关键技术；高性能光学微结构投影屏幕材料设计与屏幕制备技术；激光显示高画质图像的颜色管理、带宽压缩及虚拟色彩等技术及软硬件平台；低压驱动快响应液晶分子材料设计与制备技术研究；研制综合性能表征测试平台，在开展整机研制优化的基础上对激光显示关键材料与器件进行定量表征与评估，建立光电性能退化机理模型，解决激光显示寿命问题；开展激光显示标准化研究。

考核指标：光源模组功率>50 W，效率>25%；色温6500 K可调；超高清镜头投射比≤0.21；屏增益>1.3，视角>160度；照明均匀性>90%、光效≥90%；散斑对比度<4%；双高清/大色域 — 16 —

4K/10bit视频图像编解码；液晶响应速度<2 ms，驱动电压<10 V；整机亮度>4000 lm，对比度>5000：1，色域覆盖率≥160% NTSC，分辨率3840×2160，电光效率>13 lm/W，整机寿命≥2万小时。制定激光显示技术标准1件。

预期成果：形成创新创业团队5个，申请发明专利100项。实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

有关说明：其他经费与中央财政经费比例不低于2：1。3.大功率激光材料与器件

3.1 大功率激光材料与器件中基础科学问题研究

研究内容：研究大尺寸、低损耗系数、波前畸变小的激光晶体材料的生长机理及改进方法；研究适用于激光芯片及晶体冷却的室温膨胀系数小、导热率高的散热材料，探索超高热流密度下的新型多效耦合散热机制；研究新型高转换效率、抗潮解的非线性激光晶体材料的生长技术及膜系损伤机理与抑制方法；探索钛宝石超快激光器新型泵浦方式。

考核指标：Nd：YAG晶体尺寸≥Φ150×200 mm，Yb/Nd：CaF2晶体尺寸≥Φ200×50 mm，波前畸变≤0.1 λ/英寸。晶体/芯片测温及控温精度≤0.1 ℃，1 kW负荷散热装置体积≤0.2 m3。LBO晶体尺寸≥200×200×10 mm3，YCOB晶体尺寸≥150×150×10 mm3，薄膜损伤阈值≥3 GW/cm2，实现高效抗潮解266 nm非线性晶体；

KBBF晶体165 nm透过率≥35%，器件尺寸≥24×6×2 mm3，实现波长155—170 nm的宽调谐深紫外激光器。二极管直接泵浦钛宝石超快激光器输出功率≥5 W。

预期成果：申请发明专利30项，发表论文60篇。实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

3.2 大功率光纤激光材料与器件关键技术

研究内容：研究大模场高增益双包层光纤制备技术、高浓度稀土离子均匀掺杂控制技术、光纤暗化机制及抑制技术、光纤老化与损伤机理及控制技术；高亮度半导体激光泵浦源光纤耦合技术、高损伤阈值的光纤光栅与光纤合束器、高功率包层功率剥离器等制备技术；高光束质量半导体激光器及光子晶体激光器技术；百瓦级单频光纤激光器关键技术。

考核指标：制备出可承受万瓦级高功率的高增益大模场光纤，单臂承受功率≥2 kW的光纤合束器，衰减系数≥50 dB的千瓦级包层功率剥离器；功率≥2 kW@9xx nm、光纤直径200 µm、NA为0.22的光纤耦合半导体激光泵浦源，功率≥10 W、发光面积1×50 µm2、寿命≥2万小时的高亮度半导体激光芯片；亮度≥100 MW/cm2/Sr的光子晶体激光器；线宽<10 kHz的百瓦级单频光纤激光器。

预期成果：申请发明专利50项，发表文章20篇。

实施年限：不超过3年 拟支持项目数：1—2项

有关说明：其他经费与中央财政经费比例不低于2：1。4.高端光电子与微电子材料

4.1 低维半导体异质结构材料及其关键技术 4.1.1 低维半导体异质结构材料及光发射器件研究

研究内容：研究低维半导体异质结构材料的外延生长技术，研究高速直调可调谐激光器、无制冷高速直调激光器、中远红外及THz半导体激光器、量子点激光器、微腔激光器的材料生长、结构设计、能带调控以及腔模控制和选模机制；研究激光材料与器件失效机理，提高器件工作稳定性及服役寿命。

考核指标：研制出无制冷直接调制速率≥25 Gb/s的激光器，直接调制速率≥10 Gb/s、波长调谐范围≥15 nm的可调谐激光器，室温连续激射输出功率>600 mW、波长8～14 µm的红外激光器；实现其在低能耗、高带宽的接入网/传输网及空间通信中的应用。

实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

有关说明：其他经费与中央财政经费比例不低于2：1。4.1.2 低维半导体异质结构材料及光探测器件研究

研究内容：开展Ⅲ—V化合物半导体多波段光电探测器材料与器件研究，包括高性能短波面阵探测器、双色量子阱焦平面探测器、— 19 —

锑化物中长波窄带双色红外探测器、长波及甚长波锑化物探测器、APD焦平面成像探测器、碲锌镉探测器材料与面阵、多波长高速光探测器等核心器件的外延材料生长、结构设计、器件工艺。

考核指标：2.5 µm波长1024×1024室温探测器D*≥5×1011 cm·Hzl/2·W-1；640×512双色量子阱红外探测器D*≥1×1010 cm·Hzl/2·W-1；8～20 µm波长320×256锑化物探测器，工作温度≥77 K，D*≥1×1010 cm·Hzl/2·W-1；1.55 µm波长32×32 APD探测器，盖革模式光子探测效率≥15%，线性模式增益≥100、增益非均匀性≤30%；碲锌镉探测器面阵能量分辨率≤1.5%；波导型光探测器速率≥25 Gb/s，响应度≥0.8 A/W；APD器件增益带宽积≥200 GHz。

实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

有关说明：其他经费与中央财政经费比例不低于2：1。4.1.3 高性能无源光电子材料与器件研究

研究内容：研究可调滤波器材料、高速调制器材料与器件的设计制作技术；研究与CMOS兼容的无源光电子材料和结构，分析无源光电子材料生长与器件制作对集成电路芯片的影响，研制CMOS兼容的大耦合容差光栅耦合器、光交叉连接器。

考核指标：研制出插损<3 dB可调滤波器，调制速率≥50 Gb/s的调制器；CMOS兼容的光栅耦合器，耦合容差±3 μm；多维光交叉连接器，层间光耦合隔离度优于-30 dB，耦合效率>90%；研 — 20 —

制出带片上温控电路的滤波器，实现12信道无源合波器，工作温度范围>30 ℃。

实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

有关说明：其他经费与中央财政经费比例不低于2：1。4.2 高性能合金导电材料及其微细材加工关键技术 研究内容：研究精密电子器件用超纯铜银合金的微合金化与软化机理，强化途径对电性能的影响机制，铸锭冶金与短流程制备加工工艺和连续热处理对丝箔材组织及机械物理性能的影响规律，合金及丝箔材在高端电子电力应用条件下组织性能演变与应用；研究金银复合键合线材的合金化原理与机械电性能演变规律，微米级超薄复层复合丝复合技术，超细复合丝加工处理与防氧化复层技术，复合键合丝的应用技术；研究电阻合金主元素与掺杂元素对合金机械物理性能与工艺性能的影响规律，熔铸过程中合金成分与杂质控制工艺，带箔材成型加工工艺与精度控制，箔材热处理工艺及其组织性能演变规律。

考核指标：超纯铜银合金Rm≥380 MPa、A≥6%、κ≥98% IACS，软化温度Tc≥300 ℃，氧含量≤5 ppm，丝箔材直径/厚度≤90（±5%）μm；Φ25 μm金基键合线断裂负荷F≥10 cN、δ≥10%、ρ<1.85 μΩ·cm，复层丝F≥8 cN、δ≥5%、ρ<4 μΩ·cm；镍铬电阻合金Rm≥700 MPa，ρ=130～140 μΩ·cm，厚度≤25（±5%）μm，快速寿命值≥80小时。

预期成果：建成高性能合金导电材料及其微细材制备加工技术示范基地，培养领军型创新创业人才30名。

实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

有关说明：其他经费与中央财政经费比例不低于2：1。4.3 声表面波材料与器件

研究内容：开发声表面波和体声波滤波器用的衬底材料、压电薄膜材料、叉指换能器和谐振腔电极，研究高性能声波器件的衬底材料、压电薄膜和换能器材料的制备技术以及层间耦合效应。研发高频声表面波滤波器带外抑制、功率耐受性和温度补偿关键技术，发展高世代声表面波滤波器微纳尺度精准加工技术。开发各类生物、化学、环境敏感的高灵敏度声表面波传感器，研究提高传感器灵敏度，稳定性的方法，以及应用于复杂环境和极端环境的多类型传感器集成应用技术。开发基于声表面波技术的微流体器件及其关键材料。

考核指标：开发一批应用于4G、5G移动通信的高性能声表面波关键材料，压电材料的机电耦合系数>20%，掌握4G、5G移动通信的高性能滤波器和谐振器等声表面波器件的规模化生产技术。无线无源声表面波化学和生物传感器的质量灵敏度>10 kHz/ng，检测极限>1×1010 mM；声表面波温度传感器精度达到±1℃，测试范围达到-40～160 ℃，测试距离≥2米；气体传感器的 — 22 —

检测下限达到100 ppm。开发一批声表面波微流体器件，掌握声表面波滤波器和传感器等的生产技术。

预期成果：申请发明专利50项，培养领军型创新创业人才30名，带动产业规模30亿元。

实施年限：不超过4年 拟支持项目数：1—2项

有关说明：其他经费与中央财政经费比例不低于2：1。

第五篇：“材料基因工程关键技术和支撑平台”重点专项2016项目(编制大纲)

“材料基因工程关键技术与支撑平台”重点专项

2016项目申报指南

项目申报全流程指导单位：北京智博睿投资咨询有限公司

依据国务院《中国制造2025》、科技部《国家关键技术研究报告》（初稿）、工程院《材料系统工程发展战略研究—中国版材料基因组计划咨询报告》、中科院《实施材料基因组计划，推进我国高端制造业材料发展》、发展改革委、教育部、工业和信息化部、中科院、工程院、食品药品监管总局《材料基因工程重点专项建议书》等，科技部会同相关部门组织开展了国家重点研发计划《材料基因工程关键技术与支撑平台重点专项实施方案》编制工作，在此基础上启动“材料基因工程关键技术与支撑平台重点专项”2016项目，并发布本指南。

本专项总体目标是：融合高通量计算（理论）/高通量实验（制备和表征）/专用数据库三大技术，变革材料研发理念和模式，实现新材料研发由“经验指导实验”的传统模式向“理论预测、实验验证”的新模式转变，显著提高新材料的研发效率，实现新材料 “研发周期缩短一半、研发成本降低一半”的目标；增强我国在新材料领域的知识和技术储备，提升应对高性能新材料需求的 — 2 —

快速反应和生产能力；培养一批具有材料研发新思想和新理念，掌握新模式和新方法，富有创新精神和协同创新能力的高素质人才队伍；促进高端制造业和高新技术的发展，为实现“中国制造2025”的目标做出贡献。

本专项的主要研究内容是，构建高通量计算、高通量制备与表征和专用数据库等三大示范平台；研发多尺度集成化高通量计算方法与计算软件、高通量材料制备技术、高通量表征与服役行为评价技术，以及面向材料基因工程的材料大数据技术等四大关键技术；在能源材料、生物医用材料、稀土功能材料、催化材料和特种合金等支撑高端制造业和高新技术发展的典型材料上开展应用示范。专项共部署40个重点研究任务，实施周期为5年。

按照分步实施、重点突破的原则，2016在材料基因工程关键技术和验证性示范应用中启动13个研究任务。

所有项目均应整体申报，须覆盖全部考核指标。各项目所列考核指标，除发明专利和软件为预期性指标外，其余指标均为约

束性指标。所有任务研究均必须突出高通量计算/高通量制备/高通量表征与评价的特点，其中任务6～13的研究还必须体现从应用基础研究、关键技术研发到规模制备的全链条、协同创新研究的特点。所有研究项目结题验收前，均须进行数据汇交。

每个项目设1名项目负责人，项目下设课题数原则上不超过5个，每个课题设1名课题负责人，课题承担单位原则上不超过5个。对于企业牵头的应用示范类任务，其他经费（包括地方财政经费、单位出资及社会渠道资金等）与中央财政经费比例不低于1：1。

1.多尺度集成化高通量计算模型、算法和软件

研究内容：研究高通量多尺度材料模拟的建模方法，开发适用于高通量计算的高置信和协同式多尺度模拟算法，包括大尺度体系电子结构算法，多尺度动力学算法，电子—声子—离子协同输运算法，微观—介观—宏观耦合算法等，发展以第一性原理为基础的量子力学—热力学—动力学—宏观力学高通量集成算法理 — 4 —

论和软件，在并发式作业间“关联”技术上取得突破，在热电材料、核材料和单晶高温合金等方面开展验证性应用。

考核指标：研制出具有自主知识产权的、集成作业数达到103量级的高通量并发式集成计算软件系统（对应于相等数量级的化学组分、结构及其工艺条件的变化），部署于超级计算中心，实现对所开发/建设高通量计算软件系统的开放、共享；针对2～3种典型材料实现大规模、多尺度、集成化的高通量计算，提出组合优化设计方案；申请软件著作权5项以上。

实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

2.大尺寸组合芯片材料制备新装备、快速筛选新方法与关键技术

研究内容：开展面向实际应用的大尺寸、高密度材料阵列高通量制备新方法、关键技术和新装备研究，阐明化学组分与结构连续或准连续分布薄膜或分立阵列高通量制备的科学原理，建立

面向复杂体系材料高通量制备的成分与组织结构控制方法，研发具有自主知识产权的大尺寸薄膜或分立阵列高通量制备新技术与新装备，实现材料高通量可控制备和优化筛选，在典型材料中开展验证性应用。

考核指标：组合芯片材料样品单元密度≥200/mm2（物理法）或样品单元数≥100个（化学法）；开发出具有自主知识产权的高通量材料制备样机2台套以上，样机的可控化学组分不少于3种，并在3种以上典型材料中获得验证；申请核心发明专利10项以上。

实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

3.高通量块体材料制备新方法、新技术与新装备

研究内容：开展成分和组织结构可控的高通量块体材料制备新方法及其科学原理的研究，开发高效制备具有不同微区成分、相结构和组织的块体材料新技术，研制具有自主知识产权的新装备，在典型的高性能材料中获得应用，验证其高效性、经济性、— 6 —

可靠性和加速获得材料成分—相—组织—性能关系的能力，显著提高新材料研究开发和应用的效率。

考核指标：同步合成的多组分（≥3种）块体材料样品单元≥100个，样品单元适用于表征检测的性能≥3个；与传统块体材料制备方法相比，速度提高倍数与费用降低倍数比值≥10，样品单元性能误差≤10%；开发2台套以上高通量制备装备或样机，并在3种以上典型材料中获得验证应用；申请核心发明专利5项以上。

实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

4.材料成分—组织结构—性能的高通量表征技术

研究内容：研究材料微观基本单元、介观材料、宏观材料与实际材料的高通量表征与筛查的新原理和新方法，发展材料在合成与相变过程中的高通量表征技术，突破材料高通量表征以及材料空间位置统计映射表征等关键技术，建立材料成分、组织、性能与工艺间的相关性，开发基于离散三维成像、高通量原位统计

表征、局域原子序或分子织态和同步辐射衍射原位实验的表征新技术和新装备。

考核指标：高通量表征尺度从微观的nm到宏观的cm级；每批次表征样品数/数据点大于100；建立成分—组织结构—性能映射相关性模型，模型维度不少于3维，可表征成分及相不少于10种；结合同步辐射的高通量表征技术的表征时间＜5s/样品；开发2种以上具有自主知识产权的材料高通量表征新装置，申请核心发明专利10项以上。

实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

5.材料基因工程专用数据库和材料大数据技术

研究内容：以支撑材料基因工程研究为目标，开展多层次跨尺度材料设计、高通量实验验证与表征专用数据库架构研究；开展材料复杂异构数据整合、管理与共享技术研究和标准规范建设，研发高通量计算、高通量实验与表征数据的高效处理与加工技术； — 8 —

运用云计算、大数据和机器学习等先进技术，开展多尺度材料计算与实验数据的关联分析、材料组织结构的高精度图像处理、非结构化数据挖掘等研究；建成有效支撑材料基因工程研究的专用数据库。

考核指标：建成材料计算、实验与表征等复杂异构数据有机融合的材料基因工程专用数据库，可存储专题数据100万条以上，主要操作平均响应时间3秒以内，整合材料基因工程相关数据10万条以上，实现开放共享；形成6项以上材料数据管理与服务标准规范；突破4项以上材料高通量计算、实验与表征数据的高效处理与加工技术，3项以上材料数据分析与挖掘技术，并获得应用；申请核心发明专利或著作权登记10项以上。

实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

6.基于材料基因工程的新型固态二次电池材料研究 研究内容：针对下一代固态电池关键材料开发，建立描述电

子—声子—离子输运及储存的理论和计算方法，发展高通量计算方法及软件平台；计算筛选优化适用于固态电池的高能量新型正极材料、二维电极材料、高离子电导率固态电解质等备选材料，通过大数据分析获得构效关系；发展高通量制备、表征、测试平台，对备选材料进行原理验证；基于优化材料，研制高性能固态原理电池，完成综合测试；开发出新一代高性能固态二次电池样机，通过样机考核，推动电动汽车或者相关产业的发展。

考核指标：实现≥102级的并发式高通量计算，计算样品量≥104，筛选出3种以上材料体系；实现≥64个/批次的规模组合式制备及测试；采用新材料体系研制一种以上10Ah级固体电池，能量密度高于800Wh/L，实现0.5C以上倍率充放电，充放电循环次数大于2000次，容量衰减不高于20%；申请核心发明专利5项以上。

实施年限：不超过4年 拟支持项目数：1—2项

7.环境友好型高稳定性太阳能电池材料

研究内容：利用材料基因工程思想，筛选元素及原材料，研发一类组成元素储量丰富、毒性低、稳定性高、具备优异半导体性质、效率更高的新型薄膜太阳能电池吸收层材料，设计出长电子—空穴扩散长度的无机非铅钙钛矿材料；采用高通量技术合成筛选的新材料，并研究其理化性质（吸收光谱/带隙/电子—空穴扩散长度）及在光照下的温湿度稳定性，研发出新一代太阳能电池材料，降低太阳能发电成本并具备推广应用潜力。

考核指标：选择3种以上材料体系，实现≥102级的并发式高通量计算，计算的样品量≥104；实现≥128个/批次的规模组合式制备；在-30℃<温度<70℃、5%<湿度<90%的环境中，实现在标准太阳光（AM1.5 100mW/cm2）照射下，面积为1.0cm×1.0cm 太阳能电池器件转化效率>15%；加速试验下连续光照1000小时，保持80%效率；申请核心发明专利5项以上。

实施年限：不超过4年 拟支持项目数：1—2项

8.基于材料基因工程的组织诱导性骨和软骨修复材料研制 研究内容：研究适用于可诱导组织再生的骨和软骨修复材料及其服役环境的理论模型、计算方法和设计软件，发展高通量制备、表征和评价技术；利用高通量计算和实验方法，研究材料诱导组织再生的分子机制和材料的成分—结构—功能之间的构效关系，建立生物材料计算设计可靠性的验证评价体系和相关标准；构建较为完备的骨和软骨修复材料的结构、性能和服役参数数据库，研发高性能新型骨和软骨诱导性材料及产品，应用于临床。

考核指标：实现≥102级的并发式高通量计算，计算筛选候选材料数≥104，材料制备和表征实现≥100样品数/批次，申请核心发明专利和软件著作权10项以上；建立骨和软骨修复材料专用数据库。研发2种以上具有自主知识产权的骨和软骨修复材料，完成临床研究，申请产品注册证；骨诱导人工骨植入骨缺损部位1月内新骨开始形成，半年达到自然骨强度的80%左右；软骨诱导性支架材料可原位诱导形成软骨组织，修复缺损部位直径大于 — 12 —

10mm，术后半年修复缺损。

实施年限：不超过5年 拟支持项目数：1—2项

9.基于材料基因工程的高丰度稀土永磁材料研究

研究内容：开展高丰度稀土永磁材料的微磁学、相场模拟和热力学计算等高通量计算和实验研究，研制出新型多主相稀土金属间化合物永磁材料，阐明相关系和成相规律，建立多主相稀土永磁材料成分、组织结构与性能的数据库；研究多主相稀土永磁材料的内禀磁性设计与可控制备，以及与高丰度混合稀土元素组合和分布的关系，优化材料的永磁性能，实现产业化，在减少对环境污染的同时实现稀土资源的高效、平衡和高值利用。

考核指标：选择3类以上有重大应用需求的高丰度稀土永磁材料，微磁学、相场模拟和热力学计算通量≥102，样品量≥104；实现≥100个/批次的规模组合式制备；开发3类以上具有自主知识产权的高丰度稀土永磁材料，实现磁能积在5MGOe＜（BH）

max ＜50MGOe范围可调，并实现产业化；申请核心发明专利10项以上。

实施年限：不超过4年 拟支持项目数量：1—2项

10.基于高通量结构设计的稀土光功能材料研制

研究内容：构筑从材料结构组成计算预测稀土光功能材料发光效率的理论建模和算法，建立稀土光功能材料高通量结构设计和性能预测新方法，通过理论计算和实验验证，研究材料的微观、介观结构对稀土光功能材料发光效率的影响规律，高通量筛选满足应用新要求的稀土光功能新材料体系。在此基础上，通过全链条的材料制备、性能表征优化及器件设计，重点研发适合半导体激光直接泵浦的新波段固体激光材料、高功率密度透明荧光块体材料和大尺寸优质稀土闪烁晶体探测模块。

考核指标：实现≥102级的并发式高通量计算，计算样品量≥103；新波段固体激光材料：利用半导体激光直接泵浦，室温工 — 14 —

作下连续激光输出斜率效率达到该波长激光运转机制理论极限效率的60％以上，输出能量或功率高于现有材料水平或填补固体激光应用空白；透明荧光块体材料LED光源光效高于180lm/W@1W/mm2；大尺寸优质稀土闪烁晶体探测模块：光产额＞50000ph/MeV、能量分辨率＜4%@662keV、时间衰减＜50ns；申请发明专利10项以上。

实施年限：不超过4年 拟支持项目数：1—2项

11.高效催化材料的高通量设计制备及应用示范

研究内容：针对涉及国家可持续发展战略的重要领域（如石油化工、新能源和环境治理等）的高效催化材料，通过高通量计算和实验模拟验证，研究催化材料成分结构及共性基元反应催化机理，构筑从微观到宏观、从单元到多元的多尺度、多维度的理论建模和算法，研究成分—结构—性能构效关系，在宏观尺度上建立从工艺到寿命的预测性理论，并构建专用数据库；在此基础

上发展出具有自主知识产权的新型高效催化材料，并实现工业化应用示范。

考核指标：选择3—5类有重大应用需求的催化材料，实现≥102级的并发式高通量计算，催化剂模型计算的样品量≥105；实现≥128个/批次的规模组合式制备；建立催化剂专用数据库；开发3类以上具有自主知识产权的高效催化材料，催化性能全面达到同期同领域的国际先进水平，并实现工业规模装置上的应用示范；申请核心发明专利或软件著作权10项以上。

实施年限：不超过4年 拟支持项目数量：1—2项 12.轻质高强合金集成计算与制备

研究内容：构建镁、钛等轻质合金专用高通量计算平台，实现自动流程并发式计算，建立合金基础参数数据库，发展基于固溶、团簇、析出相、界面和晶体缺陷等基本单元强韧性设计的数据挖掘技术和材料设计方法，开发加工过程多场耦合条件下微观 — 16 —

组织和工艺缺陷模拟技术，并建立性能预测模型，实现典型构件成分设计、组织设计、工艺优化和使役性能评价的跨尺度集成计算，研制出几种高性能合金。

考核指标：实现≥102级的并发式高通量计算，计算筛选候选材料样品数≥104；发展3种以上新型高性能合金，相比同类合金强度和伸长率提高20%，开发成本和周期降低20%；实现2种以上典型构件从“设计—合金—工艺—组织—性能”的全流程集成计算与仿真，并实现应用示范；申请核心发明专利或软件著作权10项以上。

实施年限：不超过4年

拟支持项目数：2项（针对镁或钛等不同种类的合金）13.新型镍基高温合金组合设计与全流程集成制备 研究内容：综合利用新材料集成计算和制备方法，预测和验证关键高温合金元素组合、合金相和晶体缺陷的形成和演变规律，揭示复杂成分高温合金提高承温能力和综合性能的成分和组织结

构因素；开发组织—应力—温度等多物理场耦合计算模型，建立缺陷、变形控制与组织结构优化的集成控制系统；运用高通量计算和实验方法，研制未来先进航空发动机及燃气轮机等航空航天和能源领域需要的新一代高温合金。

考核指标：开发出104级的高通量多通道并发式计算模型，构建出高温合金高通量计算和评价的基本方法和数据库，建立典型结构件制备的多场耦合模型和全流程控制系统，新型镍基高温合金的承温能力比第二代高温合金提高50 ℃以上。

实施年限：不超过4年 拟支持项目数：1—2项