为落实“十四五”期间国家科技创新有关部署安排，国家重点研发计划启动实施“高端功能与智能材料”重点专项。根据本重点专项实施方案的部署，现发布2021年度项目申报指南。 本重点专项的总体目标是：以国家重大需求为导向，支撑新一代信息技术、智能制造、新能源、现代交通、深海/深空/深地探测等重要领域的发展，补短板与建优势并举，解决高端功能与智能材料的重大基础原理、核心制备技术与工程化应用等关键问题。 2021年度指南部署坚持问题导向、分步实施、重点突出的原则，围绕先进能源材料、关键医用与防疫材料、高端分离膜及催化材料、机敏/仿生/超材料、特种与前沿功能材料和材料基因工程应用技术6个技术方向。按照“基础前沿技术、共性关键技术、示范应用”三个层面，拟启动35个项目，拟安排国拨经费6.59亿元。其中，拟部署6个青年科学家项目，拟安排国拨经费1800万元，每个项目300万元。 项目统一按指南二级标题（如1.1）的研究方向申报。每个项目拟支持数为1~2项，实施周期不超过4年。申报项目的研究内容必须涵盖二级标题下指南所列的全部研究内容和考核指标。基础研究项目下设课题数不超过4个，参与单位总数不超过6家；共性关键技术和典型应用示范项目下设课题数不超过5个，参与单位总数不超过10家。项目设1名项目负责人，项目中每个课题设1名课题负责人。 青年科学家项目不再下设课题，项目参与单位总数不超过3家。项目设1名项目负责人，青年科学家项目负责人年龄要求，男性应为1983年1月1日以后出生，女性应为1981年1月1日以后出生，原则上团队其他参与人员年龄要求同上。 指南中“拟支持数为1~2项”是指：在同一研究方向下，当出现申报项目评审结果前两位评价相近、技术路线明显不同的情况时，可同时支持这2个项目。2个项目将采取分两个阶段支持的方式。第一阶段完成后将对2个项目执行情况进行评估，根据评估结果确定后续支持方式。 1. 先进能源材料 1.1 新一代钙钛矿太阳能电池关键材料及宏量制备技术（共性关键技术） 研究内容：面向新一代钙钛矿太阳能电池实际应用的需求，研制高稳定、高效率、高均一性、低成本钙钛矿材料，发展高纯度钙钛矿晶体的绿色无污染宏量化制备技术，解决无废料高产率原料合成、可控高速结晶及分离纯化等难题；开发均匀薄膜制备及稳定性技术，围绕兆瓦级钙钛矿太阳能电池中试生产，发展组件封装技术，实现材料性能迭代提升。 考核指标：围绕兆瓦级钙钛矿太阳能电池，研制的单一模组面积不小于1m2，基于宏量钙钛矿材料，小批量组件样品数≥10，光电转换效率不低于18%，效率差异小于1%；组件户外稳定发电记录不少于1年，性能衰减小于5%，峰瓦成本低于硅基太阳能电池；形成不少于2吨的高纯钙钛矿晶体材料产业化能力。 1.2 高性能高温超导材料及磁储能应用（示范应用） 研究内容：面向电力系统快速功率补偿和补偿电压瞬时跌落应用需求，建立超导磁储能装备中不同磁场强度部件用超导材料体系，开发高均匀MgB2和Bi系前驱粉末的喷雾热分解批量制备、超导线材多芯陶瓷粉末/金属复合体塑性变形控制、高压热处理技术；突破YBCO长带涂层结构优化、磁通钉扎控制、快速沉积技术，全面提高超导带材载流能力、机械与电磁性能；基于国产超导材料，开发超导集束缆线成缆技术，研制大容量超导储能用高载流缆线；研究基于新型集束缆线的环形超导储能磁体电—磁—热—力多场耦合分析、结构设计与制造技术；研究超导磁储能系统接入技术及控制策略，解决10MJ级超导磁储能系统集成与应用技术，完成并网试验验证。 考核指标：建成单根长度大于千米、年产300千米的超导线材生产线，三类线材的性能分别达到：MgB2线材，4.2K、3T下临界电流密度达到1000A/mm2；Bi系线材，4.2K、20T下临界电流密度达到1200A/mm2；YBCO线材，77K、自场下临界电流密度大于20000A/mm2。超导储能磁体储能量不小于10MJ，最大输出功率不小于5MW，能量转换效率达到90%，完成并网试验验证。 1.3 高能量密度金属锂基二次电池及其关键材料（共性关键技术） 研究内容：针对新能源汽车、智能电网对高能量密度、本质安全二次电池技术的广泛需求，研究金属锂基二次电池的基础科学问题、关键材料和技术。设计和制备实用新型金属锂基复合负极材料以及与之相适配的环境友好型、低成本高性能固态电解质和高容量正极材料；开展微结构设计与调控、界面适配性与改性研究，提升电池电化学性能和稳定性；构筑高能量密度、高安全的金属锂基二次电池。 考核指标：提出金属锂基二次电池电化学性能调控新机制和新理论；开发金属锂基复合负极，比容量≥2000mAh/g；固态电解质膜面电阻≤10Ω·cm2，厚度≤20μm，电化学窗口≥4.8V；正极材料比容量≥215mAh/g，可逆循环2500次后容量保持率≥80%；单体电池能量密度≥350Wh/kg，循环寿命≥2000次，10Ah以上单体满充态通过穿钉测试（不着火，不爆炸），安全性达到现行国标要求。 1.4 高效高安全储运氢关键材料开发及应用（示范应用） 研究内容：面向氢能产业发展的重大需求，针对氢储运效率低等技术瓶颈，开发运氢能效高、安全便捷、长服役寿命的新型储氢材料及其制备技术，突破材料规模化制备和均一性、高安全、高能效储运氢系统集成等关键技术，开展储运氢工程示范。 考核指标：高温型储氢材料的重量储氢密度≥6.0wt%、体积储氢密度>75kgH2/m3、放氢温度≤250℃、工作压力≤2.0MPa、循环2000次后有效储氢密度≥4.5wt%；低温型材料的有效储氢密度≥2.5wt%、放氢温度≤50℃、循环2000次后有效储氢密度≥1.8wt%；形成年产百吨级规模能力，合格率95%以上；建成储氢材料运氢示范工程。 1.5 高性能低成本燃料电池膜电极的产业化制备技术（示范应用） 研究内容：面向车用高功率密度的氢燃料电池的需求，研究开发低铂载量的高性能膜电极以及低铂含量合金催化剂、复合质子交换膜的宏量制备技术；围绕膜电极宏量制备关键工艺环节，构建制备工艺—膜电极性能分析与预测模型，实现在线监测、自动控制以及宏量制备技术的迭代提升。 考核指标：膜电极功率密度≥2.0W/cm2，膜电极寿命≥10000h（运行时间），膜电极最高工作温度≥95℃，原材料全部实现国产化，膜电极成本≤300元/kW，质子交换膜的离子电导率≥0.1S/cm（95℃，60RH%），铂载量≤0.1g/kW，催化剂产能≥1000kg/年，复合质子交换膜产能≥20万m2/年，膜电极产能≥20万m2/年，宏量制备膜电极良品率≥98%（抽检10000片，输出功率偏差≤±8%@0.65V）。 1.6 电力电子装备用关键磁性材料开发及样机研制（共性关键技术） 研究内容：面向电力电子装备的高频、高功率发展需求，开发平面流铸的核心装备及极薄规格硅钢制备成套工艺技术，研制系列极薄规格无取向硅钢和6.5%Si硅钢；开发宽幅超薄高性能软磁合金制备与应用技术；研制电动汽车用大功率、具有高抗偏移能力的无线充电工程样机。 考核指标：建成平面流铸带制备极薄规格硅钢中试线，钢水后工序产线长度、能耗和水耗比传统流程减少80%以上。采用平面流铸流程开发出厚度0.05~0.15mm的无取向硅钢和6.5%Si硅钢，其中无取向硅钢B5000≥1.60T，P1.0T/400Hz≤12W/kg；6.5%Si硅钢磁致伸缩≤0.1×10-6，BS≥1.80T，B800≥1.27T，P1.0T/400Hz≤5.85W/kg，P0.2T/5000Hz≤12W/kg；高性能软磁合金宽度≥120mm，厚度≤0.015mm，100kHz下的磁导率μ≥20000，损耗P0.2T/100kHz≤160kW/m3；无线充电工程样机功率15~20kW，在横向偏移200mm或高度方向偏移80mm条件下效率不低于90%，实现工程应用。 1.7超高储能密度电介质材料及器件（基础前沿技术） 研究内容：针对超高储能密度电介质储能实际应用需求，研究储能电介质材料及器件在交流和脉冲强电场下的极化行为、应力变化、热/电失效等物理过程与其微观组分和结构的关系，建立实现性能提升的理论基础和设计范式；利用材料的熵作为新的调控维度，开发超高储能密度新型高熵电介质材料体系，实现储能性能的大幅提升；发展新型储能电介质材料及其精细微结构的制备技术；研发超高储能密度电容器并研究其在交流和强场下的介电稳定性和使用寿命，突破传统介质电容器的技术壁垒。 考核指标：发展3种以上新型电介质储能材料，其中高熵电介质储能材料不少于2种。高熵无机薄膜介质（厚度0.5~1μm）储能密度≥120J/cm3，储能效率≥80%，稳定工作温度范围：-50~150℃，循环寿命≥106次；柔性介质薄膜储能密度在-50~150℃温度区间储能密度≥6J/cm3（或在室温≥40J/cm3），储能效率≥80%，循环寿命≥106次；高储能密度大容量多层陶瓷电容器（厚度0.1~0.2mm）储能密度≥10J/cm3，可释放能量效率≥85%，工作温度范围：-50~150℃，106次电循环后储能密度衰减<10%；研制可实用化电容器模组：电容量＞100μF，储能密度>3J/cm3，可释放能量效率≥80%。 2. 关键医用与防疫材料 2.1 高性能医用高分子关键材料技术及产业化（示范应用） 研究内容：面向高端医疗器械及医疗防护需求，开发“人工肺”聚4-甲基1-戊烯的单体及其中空纤维膜材料、高端药包材用环烯烃（共）聚合物材料、血液净化材料、医疗防护用超高熔指聚丙烯树脂，开发国产化替代的应用技术，进行相关技术标准体系建设。 考核指标：开发4-甲基-1-戊烯单体制备技术，其转化率>80%，纯度达到聚合原料要求，产能1000吨/年；“人工肺”的中空纤维膜PMP材料透光率>92%，吸水率（%）<0.01，热变形温度≥90℃，熔点220~240℃，密度<0.9，产能1吨/年以上；环烯烃（共）聚合物开环易位聚合单体转化率>95%，氢化转化率>99%，或加成聚合环烯烃插入率>25mol%，透光率>90%，吸水率（%）<0.01，折射率>1.52，热变形温度>120℃，玻璃化转变温度＞130℃，低溶出物及无机杂质<150ppm，产能100吨/年以上；血液净化用聚砜类材料（聚砜、聚醚砜）的二聚体杂质含量低于1.3%、重均分子量65000±4000D，分子量分布小于4.5，金属离子等杂质含量满足医用要求，产能3000吨/年以上；形成年产万吨直接聚合法超高熔指聚丙烯树脂示范及应用装置，树脂改性后，MFR≥1500g/10min并实现窄分子量分布（<3.5）、挥发分≤0.1%。上述四种材料满足医用要求，并进行相应的器械应用示范。 2.2 骨组织精准适配功能材料及关键技术（共性关键技术） 研究内容：面向因骨质疏松、骨肿瘤、感染等导致的人体骨组织缺损疾病治疗的需求，研发对骨组织功能重建具有生物适配功能的高端无机非金属再生修复材料，突破大尺寸类骨无机非金属材料3D打印关键技术及表面后处理技术，阐明骨长入机制，实现骨组织功能重建。开发融合生物材料、医学影像、计算机模拟、增材制造、人工智能的先进骨组织修复与再生成套技术，发展外场驱动的非侵入性材料，促进无生命材料向具有健全功能组织的转化。 考核指标：获得3~5种无机非金属3D打印新材料，阐明材料和组织相互作用机制及细胞信号通路；研发4~6种电、磁、声、光、热、力等外场驱动的新材料；3D打印大尺寸无机非金属类骨修复体连通气孔率>50%，孔径在100~600μm之间可控调节，压缩强度>40MPa，实现大尺寸骨缺损的再生修复；建立术前组织三维重建与手术模型制备、术中手术定位导板与精准修复再生修复材料构建、术后康复材料设计的围手术期骨精准再生修复成套技术；完成骨再生精准修复材料的临床前研究，开展临床试验20例以上。 2.3 生物大分子药物输送载体材料（共性关键技术） 研究内容：针对感染、肿瘤、心血管等重大疾病的治疗，发展多羟基聚阳离子材料、聚乳酸类高分子材料及其药物载体，递送免疫检查点抗体、抗感染性疾病的治疗性抗体和siRNA、mRNA、质粒等核酸类生物大分子药物，克服药物递送生物屏障，并研究药物输送载体工程化制备技术，实现高效药物输送和疾病治疗。 考核指标：获得3~5种多羟基聚阳离子材料、聚乳酸类药用载体材料，其中2种及以上载体材料单批次合成规模5公斤以上；聚乳酸类聚合物分散度<1.5，催化剂残留量低于临床医用标准；多羟基聚阳离子材料的羟基/胺基比不小于2，在工作浓度下，溶血阴性；获得3~5种基于多羟基聚阳离子材料、聚乳酸类医用材料的生物大分子药物输送载体，药物负载效率>95%，药物含量>5%；建立2种以上抗体、核酸类生物大分子药物输送载体规模化制备技术，单批次生产规模>1000支（单支含药量为单人单次给药量），完成至少1种的临床前评价。 2.4 基于重大疾病分子诊断的生物材料与探针（共性关键技术） 研究内容：面向重大传染病、肿瘤、心脑血管等重大疾病的早期检测、动态示踪及可视化监测，研究具有重大疾病微环境刺激响应性或重大疾病标志物靶向能力的聚集诱导发光生物材料，明确构效关系，实现病灶部位和重大疾病标志物的高灵敏、特异性成像与检测；开发基于上述生物材料的便携式定量检测设备。考核指标：获得5种以上用于重大传染病、肿瘤、心脑血管等重大疾病的早期检测、动态示踪及可视化监测的聚集诱导发光生物材料，针对病灶部位成像的敏感性>90%，病灶部位与正常组织的对比信噪比>100，针对疾病标志物检测的分析时间<20分钟，变异系数<5%，对疾病诊断的敏感性>80%、特异性>80%，疾病标志物检测限<1ng/mL；完成各类疾病不少于500例临床样本的检测；研制出2~3种基于上述材料的便携式定量检测设备。 3. 高端分离膜及催化材料 3.1混合基质型水处理膜材料规模化制备技术（示范应用） 研究内容：围绕海水淡化、盐湖资源利用的应用需求，解决无机纳米粒子相与有机高分子材料相界面匹配问题，精准构筑水处理膜微结构和表面性质；研制高通量和高脱盐率的混合基质反渗透膜、一二价离子高分离率的纳滤膜和大通量低盐透正渗透膜，研发规模化的混合基质膜生产线；开发超滤、纳滤、反渗透、正渗透等耦合的多膜法海水淡化、盐湖锂资源提取等工程化应用技术，开展工程应用示范。 考核指标：混合基质型反渗透膜元件性能（32000mg/LNaCl，5.5MPa，25℃）：水通量≥1.2m3/（m2·d），盐截留率>99.7%；混合基质纳滤膜元件性能的截留分子量：200~400Da，水通量≥30L/（m2·h），一二价离子的分离率大于90%。形成10000支/年8040混合基质膜元件的生产能力、万吨/日的工程应用示范。正渗透膜元件性能（1mol/LNaCl为汲取液，去离子水为原料液，25℃）：水渗透通量≥10L/（m2·h）、盐反混通量≤0.2mol/（m2·h）。形成10万m2/年混合基质正渗透膜的生产能力。 3.2 高性能混合基质气体分离复合膜规模化制备及应用（共性关键技术） 研究内容：围绕二氧化碳减排和能源气体高效分离的应用需求，开发高CO2分离性能的纳米填料，实现对其形貌、尺寸和气体传输通道的有效调控，提高纳米填料在聚合物基质中的分散性和稳定性；设计混合基质复合膜的规模化生产装置，评价所制膜在多种分离体系下的分离性、均匀性和耐杂质性；开发混合基质膜组件的卷制工艺和用于CO2分离的混合基质膜中试装置。 考核指标：开发出3种以上高性能CO2分离纳米填料，形成混合基质复合膜规模化制备的关键技术，设计出可规模化制备超薄无缺陷混合基质复合膜的生产线并连续制备出幅宽大于1m的膜产品，生产线所制大规模混合基质膜在CO2/N2（15/85）、 CO2/CH4（10/90）和CO2/H2（40/60）混合气体系下测试，CO2渗透速率分别≥1000GPU、400GPU和300GPU，分离因子分别≥80、60和40；利用所制混合基质复合膜批量卷制出工业规模膜组件，单个膜组件的膜面积大于25m2，建成并稳定运行1000Nm3/h的中试装置，运行考核时间大于1000h。 3.3 抗热震耐高压多孔无机膜制备与应用（共性关键技术） 研究内容：针对石油化工与核电领域的节能减排及安全生产需求，研究低温原位烧结成型技术和孔结构精准调控技术，开发高性能无机膜规模化制备技术；研究石化行业高温气体净化膜装置及反冲控制技术并实现工业应用；研制射流乳化无机膜技术并在典型反应体系实现工业应用；研究第四代核电燃料系统用耐高压、高精度气体净化膜装置及高效除尘技术并实现工业应用。 考核指标：开发出3种以上的无机膜新产品，抗热震温差≥800℃，抗折强度≥20MPa，形成5000m2/年的高性能无机膜生产能力；建成1000Nm3/小时的石化行业高温气体净化膜装置，运行温度>400℃，运行考核时间>1000小时，高温气体中粉尘脱除率>99.9%；形成200万吨级以上射流乳化膜反应耦合技术的工艺包，并在重油催化裂化工艺中得以实施，运行考核时间>1000小时；建成耐高压、高精度核电燃料系统气体净化膜装置，除尘精度达到0.3μm，除尘效率>99.9%，耐压>8MPa，反冲洗再生次数3000次以上，运行考核时间>1000小时。 3.4 高性能电驱动离子膜制备技术及应用示范（示范应用） 研究内容：围绕高盐废水减量化、资源化和化工清洁生产等应用需求，研制具有高浓缩性能的电渗析膜材料和高产碱性能的双极膜材料；研究高性能盐浓缩膜材料规模化制备技术，开发含盐废水的高倍率、低能耗的电渗析浓缩技术；研究高产碱通量、高产碱浓度的双极膜材料规模化制备技术，研究双极膜中间层催化剂流失机理及延寿技术；进行高性能电驱动离子膜的规模化生产及应用示范。 考核指标：形成10万m2/年的电渗析膜生产能力，膜片幅宽≥1.0m，膜电阻<3Ω·cm2，迁移数>98%；盐浓缩浓度>21wt.%（NaCl溶液），盐浓缩能耗<180kWh/吨NaCl，建成千吨/日的工程应用示范；形成5万m2/年的双极膜生产能力，膜片幅宽≥1.2m，双极膜初始水解离压降≤1.2V（电流密度100mA/cm2），连续运行1000小时后，水解离压降增加幅度≤1%，产碱能力≥0.2mol/（m2·min）NaOH，产碱浓度≥5mol/L，产碱能耗≤1500kWh/吨NaOH，碱转化率≥85%；在盐制酸碱等领域建成不小于500吨/日的工程应用示范。 3.5 面向耐溶剂型复合有机膜制备的关键材料技术（共性关键技术） 研究内容：围绕化工、医药、生物、食品等领域溶剂回收和纯化的应用需求，研制高稳定耐溶剂的聚醚醚酮和含氟类等高分子制膜材料，建立膜材料在溶剂体系中的稳定性评价方法；研究耐溶剂型复合有机膜材料表界面结构调控和制备技术，开发膜组件结构设计及封装关键技术；开发低成本规模化有机膜绿色生产技术。 考核指标：研制出2种以上可在有机溶剂体系（烃类、醇类、酮类、酯类等）中长期稳定运行的有机高分子材料；开发出2种以上耐溶剂有机膜及1种以上新结构膜组件，在溶剂环境中运行考核时间大于两年，膜性能衰减不高于10%；实现制膜材料的规模化生产，满足单条年产量大于10万m2制膜生产线的使用量。 3.6 重要反应过程催化材料的贵金属减量化关键技术（示范应用） 研究内容：针对烷烃脱氢、乙炔选择性加氢和氨及胺类化合物、煤基甲酸甲酯、抗生素合成、维生素合成等典型反应过程，研究载体微区晶格限域和晶格诱导等对贵金属分散结构和局域电子结构的调控机制；发展高效、单分散贵金属催化材料结构精准控制方法和宏量制备关键技术；开发贵金属等效减量化、高稳定抗流失的系列单分散负载型催化材料，研究金属间化合物催化材料；开展代表性反应的应用示范。 考核指标：同等活性水平下，贵金属用量比传统催化剂减少20%以上，催化剂成本较传统催化剂降低20%以上，特定目标产物选择性不低于95%；同样工艺条件下，反应周期比传统催化剂延长一倍，贵金属组元流失率降低50%；建立4条年产百吨级催化剂规模化制备装置，在3个以上万吨级典型反应体系过程中完成应用示范。 3.7 反应过程强化用结构化催化剂关键技术（示范应用） 研究内容：针对化工过程中传热、传质限制带来的高能耗、高物耗和高污染等问题，开发以规则整体材料为载体的结构化催化剂反应强化技术，研制面向苯二酚和己内酰胺高效绿色生产的结构化钛硅分子筛催化剂、面向丙二酸绿色生产的催化—分离一体化结构化固体酸催化剂，开发相应的固定床反应工艺；研究表面缺陷结构可控的炭基结构化催化剂，发展偏氟乙烯清洁生产新工艺；开展结构化催化剂在苯二酚、己内酰胺、丙二酸等清洁生产中的工业示范。 考核指标：研究出3种以上结构化催化剂，完成1000小时催化剂性能评价，形成100m3/年的结构化催化剂规模化生产能力；开发出3种以上清洁生产新工艺；钛硅分子筛结构化催化剂在1000吨/年苯二酚生产装置中实现工程应用，苯酚的转化率≥85%，在10万吨/年己内酰胺水体系氨肟化—溶剂重排装置中实现工程应用，环己酮转化率和环己酮肟选择性均≥99.9%；结构化固体酸催化剂在1500吨/年丙二酸生产装置中实现工程应用，丙二酸收率>95%。 4. 机敏/仿生/超材料 4.1温度—热流—应变敏感材料及传感器研发（共性关键技术） 研究内容：面向航空发动机燃气轮机高温区温度、应变、热流等参数准确测试的迫切需求，研究多层敏感薄膜沉积技术、界面应力调控方法、典型薄膜传感器制造等关键技术，发展与金属结构件一体化集成的薄膜传感器，形成完整的高温薄膜传感器制造方法与技术标准，实现器件应用。 考核指标：在800~1800℃温度测量范围内，薄膜温度传感器塞贝克系数>5μV/℃、响应时间≤1ms；应变计最高工作温度1000℃、应变因子GF>2、应变测量范围0~800με、测量误差≤±10%，响应频率不低于1kHz；薄膜热流计最高工作温度1000℃、灵敏度>80μV/（W/cm2）、响应时间<0.2μs；传感器总厚度不大于0.1mm。实现对新一代航空发动机典型工件的表面温度、热流、应力参数的准确检测。 4.2 特异性分离和能量转换仿生材料（共性关键技术） 研究内容：面向海水提取锂、铀等战略性资源元素及浓差电池发电技术的需求，发展超浸润乳液分离、元素富集以及能量转换仿生材料及器件，开发仿生微纳孔膜的离子筛分和富集材料，研究基于仿生微纳孔膜渗透能转换器件集成技术及能源转换器件。 考核指标：仿生微纳孔膜材料用于海水提锂及海水提铀，在锂离子初始浓度不高于10ppm的海水中锂吸附量达到20mg/g，铀吸附量由商用吸附膜的21天6mg/g提升到20mg/g。自清洁油水分离功能高分子膜纯水通量≥3m3/（m2·h·bar），油水乳液分离功能的高性能膜材料将污水含油量自1000mg/L降至5mg/L以下，较传统气浮工艺节能50%以上。高浓度梯度电解质体系渗透能转换器件功率密度≥10W/m2。 4.3 基于电磁模态耦合的新型功能超材料（共性关键技术） 研究内容：面向信息技术、高端技术装备等领域中特定工作频段光源、探测和波导器件的重大需求，开发室温工况的太赫兹二次谐波超材料，实现太赫兹谐波高自由度人工调控；发展基于超材料光电转换的非制冷、超快红外探测器件；发展基于各向异性激元表面波或表面模的新型低损耗高信息量二维表面波器件，扩展表面波的信息承载能力。 考核指标：太赫兹二次谐波超材料工作频段0.3~5.0THz，二阶非线性极化率高于5nm/V，响应时间小于1ns。光电探测超材料器件实现红外波段信号探测，非制冷条件下工作温度不低于290K。新型低损耗高信息量二维表面波器件工作波段488~780nm，支持两种不同自旋态的表面波的传播并具有区分两种自旋态的能力，损耗低于3dB/10μm。 4.4 声学超材料及集成器件（共性关键技术） 研究内容：面向大飞机、高速铁路、新能源汽车、医学成像等应用对振动与噪声控制、声波传输用超材料的重大需求以及高速移动通讯对声学超构器件的需要，开发声学超材料设计技术，发展基于3D打印等先进制造手段的声学超材料制备方法，研发具备宽带、全向等优异吸声、隔声特性的声结构功能材料和基于拓扑声学的全固态集成声学器件，实现基于超材料的低频声波定向传输，开发有效提高超声穿透性能并实现高分辨颅脑超声成像的声学超材料。 考核指标：声学超材料在空气介质中设计频带范围20~800Hz，设计带宽≥200Hz，厚度≤30mm，其中吸声超材料实现设计带宽内吸声系数≥0.85、平均值≥0.95，隔声超材料在面密度不大于10kg/m2条件下实现设计带宽内插入损失≥20dB、平均值≥30dB。中频超构声学器件的工作频率≥100MHz，室温品质因子Q≥104，高频超构器件的工作频率≥3GHz，室温品质因子Q≥5×103，滤波器带宽的可设计范围优于0~3%，带外抑制≥40dB，插入损耗≤5dB。超声成像用超材料的超声穿透效率≥0.7。 5. 特种与前沿功能材料 5.1 苛刻环境用润滑密封材料与技术（共性关键技术） 研究内容：针对高端装备服役环境复杂化、工况极端化、核心指标极致化、性能要求功能化等发展趋势，开发耐高温动密封材料技术和高温高载荷防腐蚀润滑技术，研制减摩耐磨耐蚀功能一体化材料和抗辐照耐磨润滑材料，突破苛刻润滑密封设计方法和润滑密封材料可控制备技术，满足高端装备极限设计要求，取得重大工程应用。 考核指标：耐高温动密封材料技术：用于燃油泵和航天发动机，高温350℃、高速（30m/s）、5000h近零泄漏，宽温域25~1300℃下摩擦系数≤0.35。减摩耐磨耐蚀功能一体化材料：用于航空发动机，耐盐雾≥1000h、宽温域（-55~300℃/-55~650℃）、摩擦系数≤0.30。抗辐照耐磨润滑材料：用于反应堆控制系统，经1021/m2粒子辐照，离位损伤≤5dpa，摩擦系数≤0.1，耐磨寿命≥1×107转。高温高载荷防腐蚀润滑技术：用于重型直升机等高载荷传动系统，承载能力达参考油190%以上、氧化试验（175℃）酸值≤2mgKOH/g、与丁腈等密封材料相容，通过海水腐蚀试验。 5.2 可反复化学循环生物降解高分子材料（示范应用） 研究内容：针对一次性使用塑料制品废弃后难回收所造成的资源浪费和环境污染问题，研制满足不同力学性能和耐热性能需要的、可实现高效化学回收循环并且可完全生物降解的聚对二氧环己酮（PPDO）、聚己内酯（PCL）、聚左旋丙交酯（PLLA）等高分子材料，突破单体与聚合物的可控绿色合成、高单体选择性的聚合物高效解聚、回收单体的分离纯化等关键技术，开展单体、聚合物合成、聚合物解聚回收单体的中试和示范生产技术研究。 考核指标：形成百吨级PPDO、千吨级PCL、万吨级PLLA等3种生物降解高分子材料的单体与聚合物的合成能力。PPDO：拉伸强度≥40MPa，断裂伸长率≥400%，解聚单体回收率≥95%，回收单体再聚合PPDO特性粘数≥1.8dL/g；PCL：拉伸强度≥20 MPa，断裂伸长率≥500%，解聚单体回收率≥95%，循环回收单体再聚合PCL分子量≥80KDa；PLLA：拉伸强度≥60MPa，解聚后左旋丙交酯的回收率≥95%，光学纯度≥98%，循环回收单体再聚合PLLA分子量≥160KDa。由回收单体制备的三种聚合物的生物降解性与原聚合物相同，可全生物降解。 5.3 低环境负荷无机胶凝材料（示范应用） 略，详见原文 6. 材料基因工程应用技术 6.1 数据驱动的新型高性能功能材料智能化研发与应用（共性关键技术） 略，详见原文 6.2 新型膜材料的理性设计与集成制备（基础前沿技术） 略，详见原文 6.3 基于材料基因工程的多铁性材料的性能调控（共性关键技术） 略，详见原文 6.4 可控应变率加载功能梯度材料的高通量设计与动态评价技术（共性关键技术） 略，详见原文 7. 青年科学家项目 7.1 新型高密度储氢材料 略，详见原文 7.2 限域传质效应的分离与催化材料设计制备 略，详见原文 7.3 航空燃油用聚结分离材料及其装置研究 略，详见原文