010-材料基因工程关键技术与支撑平台重点专项2017年度

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1、附件10“材料基因工程关键技术与支撑平台”重点专项2017年度项目申报指南建议为落实国务院《中国制造2025》、《“十三五”国家科技创新规划》等提出的任务，国家重点研发计划启动实施“材料基因工程关键技术与支撑平台”重点专项。根据本重点专项实施方案的部署，现提出2017年度项目申报指南建议。本重点专项总体目标是：围绕新材料“研发周期缩短一半、研发成本降低一半”的战略目标，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

2、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，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。-15-本重点专项主要研究内容是：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

3、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验证性示范应用。共部署40个重点研究任务，专项实施周期为5年（2016-2020）。1.高通量并发式材料计算算法和软件研究内容：发展多组元材料体系从微观到宏观的材料结构、物性和服役行为仿真的全链条多尺度集成计算方法及计算软件，发展结构预测软件、计算热力学与动力学软件等。建立通用的驱动软件环境，研究并发式计算中的数据关联和提取规律，发

4、展实现复杂数据的分析与管理软件，集成专用格式的高通量数据信息，开发可实现高通量并发式材料计算软件。针对单晶高温合金等结构/功能材料开展验证性应用，研究制备过程中的成分-工艺-组织-性能之间的定性与定量关系。考核指标：开发出材料基因工程并发式专用算法和标准算法，将现有单线程算法的计算效率提高30%-15-；研制出具有自主知识产权的高通量并发式集成计算软件系统（作业数达1000-5000,对应于化学组合及体系结构设计），部署于超级计算中心，10个以上用户试用，并取得明显效果；通过并发式高通量计算，预测

5、1-2种满足国家重大需求、具有特定性能的新材料，提出实现其性能的组合优化设计方案并进行验证性应用；申请软件著作权5项以上。2.高通量自动流程材料集成计算算法和软件研究内容：将第一性原理计算、热力学模拟、微介观动力学等计算模型和方法进行模块化耦合，开发高效率、易扩展、可移植的跨尺度高通量自动流程材料计算软件系统。开发高通量自动流程计算所需的底层计算工具和自动驱动引擎软件，建立自动流程算法软件，发展具有知识表示、数据挖掘、机器学习和推理、专家系统等智能技术的软件。将该系列方法和软件在高温结构材料和先进

6、存储材料等支撑高端制造业和高新技术发展的典型领域开展验证性应用。考核指标：开发出材料基因工程自动流程专用算法，研制出具有自主知识产权的自动流程集成计算材料预测系统，部署于超级计算中心，实现开放和共享，获得10个以上用户的验证性应用；针对2种及以上具有国家重大需求的典型材料实现104级候选材料结构的全流程自动筛选，确定范围小于1%的可行域，并进行实验验证；申请软件著作权登记5项以上。3.基于材料基因工程的传统制备加工工艺优化原理与方法-15-研究内容：研究基于高通量计算的制备加工全流程建模和模拟技术

7、，发展基于多尺度耦合的组织模拟算法，开发温度-组织-应力等多场耦合模拟软件，实现微观组织精确调控；研究基于特征参数的微观组织表征方法和基于强化机制与细观力学的组织-性能定量关系的多尺度建模，实现性能场的准确预测；建立基于材料热力学/动力学计算与实验测试数据关联的材料和工艺数据库平台，建成有效支撑加工全流程模拟的专用数据库；研究加工工艺与缺陷和使用性能的关系，建立含缺陷材料的性能评价方法及准则，提出优化工艺并进行示范应用。考核指标：实现制备加工全流程、多尺度（10-3-103mm）、多场耦合的集成化

8、高通量计算，针对2-3种典型材料体系进行示范应用，建立缺陷与性能关系模型，提出评价准则；研发出典型大型构件微观组织调控技术≥2项，材料加工工艺高通量模拟仿真技术≥3项；典型构件研制周期和成本降低30%以上；申请发明专利5项以上，软件著作权登记3项以上。4.基于大科学装置的高通量表征技术与装置-15-研究内容：设计研发基于先进光源或中子源的组合材料样品微结构高通量表征装置；研究基于大科学装置的硬件设计以满足高通量表征所需的空间分辨率和时间分辨率等要求，开展关于材料微结构、热力学和动力