極端條件電磁能裝備科學基礎重大研究計劃以電磁能裝備領域的國家重大戰略需求為牽引，以建立電磁熱力多場耦合極端沖擊條件電磁能裝備基礎理論為核心，通過在等價實驗機理、在線測量原理、復雜系統建模理論、快速數值求解算法、材料評價與設計方法和數據處理及分析方法方面的不斷創新，為電磁能裝備的研制及發展提供科學基礎。

一、科學目標

聚焦電磁能裝備及其所用儲能電介質材料和直線推進金屬材料在多場耦合極端沖擊條件下的構效關系和物性演化，以材料調控為基礎，以耦合測試為手段，以長效服役為目標，揭示電磁熱力多場耦合極端沖擊條件電磁能與材料相互作用時空演化機理，構建電磁熱力多場耦合極端沖擊條件電磁能裝備科學基礎，引領電磁能裝備研發模式變革，產生重大原始創新，占領電磁能技術領域制高點，形成代表世界電磁能技術水平的戰略科技力量。

二、核心科學問題

電磁熱力多場耦合極端沖擊條件電磁能與材料相互作用時空演化機理。

三、2021年度重點資助研究方向

2021年度申請類型為培育項目或重點支持項目，擬重點資助(但不限于)的方向有：

(一)電磁能裝備材料極端條件等價試驗與測量技術。

研究儲能電介質材料極端條件等價試驗和等效測試技術(分辨率≤0.01μm);發展極端條件下電磁能裝備直線推進材料電磁熱力多場強耦合作用的同步加載方法(溫升速率≥106K/s、電流密度≥1010A/m2、應變速率≥106s-1);研究電磁能裝備超高速(>2000m/s)載流滑動摩擦特性的等價試驗技術和測量方法;研究電磁能裝備超高速運動過程直線推進材料多相態及其演化過程形貌的連續觀測技術(時間分辨率≤1μs，空間分辨率≤0.1μm，連續觀測時間≥10ms);電磁能裝備發射動力學機理和極端條件運動參數測試技術。

(二)極端條件電磁能裝備材料物性演變機理與非線性構效關系。

研究極端條件電磁能裝備儲能電介質材料服役性能的各參量時空演化規律和指標評價體系;研究極端條件電磁能裝備直線推進材料的各參量時空演化規律和指標評價體系;建立極端條件電磁能裝備儲能電介質材料和直線推進材料非線性響應的精細描述模型;建模和所建立的指標評價體系精度≤10%。

(三)極端條件電磁能裝備服役過程的動態建模。

發展極端條件儲能裝備服役過程動態建模方法;發展極端條件電磁能裝備超高速載流摩擦裝置的高精度數值建模方法;開展電磁能裝備和發射環境耦合系統動力學建模與性能快速預測研究，建模精度≤10%;研究極端條件電磁能裝備與材料相互影響機理。

(四)極端條件電磁能裝備顛覆性新材料探索研究。

面向未來電磁能裝備發展需求，應用人工智能和大數據等前沿技術，探索關鍵性能顯著提升、滿足極端條件電磁熱力多場耦合服役需求、促進電磁能裝備輕量化和長壽化的顛覆性新概念材料。其中，儲能電介質材料要求儲能密度≥8MJ/m3(涵蓋電壓范圍2~15kV)，壽命≥2萬次，放電效率≥95%(10kHz范圍內)，充放電頻率≥20次/分;直線推進摩擦副材料要求屈服強度500-800MPa，導電率45-90%IACS，延伸率≥12%，軟化溫度400-650℃，可實現≥2噸大規格制備，并可耐電弧燒蝕和耐載流摩擦磨損。

四、遴選項目的基本原則

(一)項目申請應符合以下限定條件。本重大研究計劃所述的電磁能裝備特指實現電磁能與動能間瞬時高功率轉換的裝備;所述的極端條件特指多場耦合和極端沖擊的共同作用，其中極端沖擊指的是極高功率、極短時間(ms級)、極大電流(MA級)和極高速度，多場耦合指的是電磁熱力共同作用下的多物理場強耦合;所述的電磁能裝備材料聚焦電磁能裝備所用的儲能電介質材料和直線推進金屬材料兩類。

(二)鼓勵來自電氣、材料、數學、物理、信息等不同學科領域的研究隊伍聯合申請。

五、2021年度資助計劃

2021年度擬資助培育項目9項，直接費用的資助強度約為80萬元/項，資助期限為3年，申請書中研究期限應填寫“2022年1月1日至2024年12月31日”;擬資助重點支持項目9項，直接費用的資助強度約為300萬元/項，資助期限為4年，申請書中研究期限應填寫“2022年1月1日至2025年12月31日”。

六、申請注意事項

(一)申請條件。

本重大研究計劃項目申請人應當具備以下條件：

1. 具有承擔基礎研究課題的經歷;

2. 具有高級專業技術職務(職稱)。

在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請人進行申請。

(二)限項申請規定。

執行《2021年度國家自然科學基金項目指南》“申請規定”中限項申請規定的相關要求。

(三)申請注意事項。

申請人和依托單位應當認真閱讀并執行本項目指南、《2021年度國家自然科學基金項目指南》和《關于2021年度國家自然科學基金項目申請與結題等有關事項的通告》中相關要求。

1. 本重大研究計劃項目實行無紙化申請。申請書提交日期為2021年11月19日-11月23日16時。

(1)申請人應當按照科學基金網絡信息系統中重大研究計劃項目的填報說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請書及附件材料。

(2)本重大研究計劃旨在緊密圍繞核心科學問題，將對多學科相關研究進行戰略性的方向引導和優勢整合，成為一個項目集群。申請人應根據本重大研究計劃擬解決的具體科學問題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱、科學目標、研究內容、技術路線和相應的研究經費等。

(3)申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“培育項目”或“重點支持項目”，附注說明選擇“極端條件電磁能裝備科學基礎”，根據申請的具體研究內容選擇相應的申請代碼。

培育項目和重點支持項目的合作研究單位不得超過2個。

(4)申請人在申請書“立項依據與研究內容”部分，應當首先說明申請符合本項目指南中的重點資助研究方向，以及對解決本重大研究計劃核心科學問題、實現本重大研究計劃科學目標的貢獻。

如果申請人已經承擔與本重大研究計劃相關的其他科技計劃項目，應當在申請書正文的“研究基礎與工作條件”部分論述申請項目與其他相關項目的區別與聯系。

2. 依托單位應當按照要求完成依托單位承諾、組織申請以及審核申請材料等工作。在2021年11月23日16時前通過信息系統逐項確認提交本單位電子申請書及附件材料，并于11月24日16時前在線提交本單位項目申請清單。

3. 其他注意事項。

(1)為實現重大研究計劃總體科學目標和多學科集成，獲得資助的項目負責人應當承諾遵守相關數據和資料管理與共享的規定，項目執行過程中應關注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關系。

(2)為加強項目的學術交流，促進項目群的形成和多學科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦1次資助項目的年度學術交流會，并將不定期地組織相關領域的學術研討會。獲資助項目負責人有義務參加本重大研究計劃指導專家組和管理工作組所組織的上述學術交流活動。

(四)咨詢方式。

國家自然科學基金委員會工程與材料科學部工程五處

聯系電話：010-62328301

國家自然科學基金委員會

2021年10月18日