未来10年中国学科发展战略·材料科学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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国家自然科学基金委员会，中国科学院 编

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• 材料科学
• 学科发展
• 战略规划
• 未来展望
• 中国科技
• 科技前沿
• 科研布局
• 新兴材料
• 科技创新
• 国家战略

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030334299

版次：1

商品编码：11686190

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-04-01

用纸：胶版纸

页数：217

正文语种：中文

内容简介

　　“未来10年中国学科发展战略”丛书是国家自然科学基金委员会和中国 科学院学部历时两年多联合开展研究的重要成果，凝聚着600多位院士、专 家的智慧和心血，对广大科技工作者洞悉学科发展规律、了解前沿领域和重 点方向及开展科技创新等有重要的参考价值，对促进我国学科均衡、协调、 可持续发展必将发挥积极作用。
　　《未来10年中国学科发展战略：材料科学》全面总结了近年来材料科学 的研究现状和研究动态，客观分析了学科发展态势，从学科的发展规律和研 究特点出发，前瞻性地思考了学科的整体布局，提出了材料科学的重要科学 问题、前沿方向及我国发展该学科领域的政策措施等。
　　《未来10年中国学科发展战略：材料科学》不仅对相关领域科技工作者 和高校师生有重要的参考价值，同时也是科技管理者和社会公众了解材料科 学发展现状及趋势的专业读本。

目录

总序（路甬祥陈宜瑜）
前言
摘要
Abstract
第一章 材料科学的战略地位
第一节 总体态势与国际竞争地位
第二节 对推动其他学科和相关技术发展所起的作用
第三节 在国家总体学科发展布局中的地位
第四节 对实施《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》的支撑
第五节 满足国民经济社会发展与国防安全的需要
一、当前十大产业振兴规划的基础和核心
二、国防工业和航空航天事业发展的关键
三、提高人民生活质量的要素之
第二章 材料科学的发展规律与发展态势
第一节 学科的定义与内涵
第二节 学科的发展规律与基本特征
一、多学科交叉，其发展依赖于物理学、化学等学科的发展
二、工业发展整体水平的提高牵引学科发展，反过来学科的发展推动产业升级
三、学科发展得益于科学仪器装备、检测技术和制备技术的发展
第三节 国际上材料科学的发展状况与趋势
一、注重多学科的交叉与综合
二、发展材料合成、制备与表征科学技术
三、多层次、跨尺度的多级耦合发展
四、全寿命成本约束
五、结构功能一体化
第三章 材料科学的发展现状
第一节 我国材料科学在国际上的地位
一、学术论文情况
二、专利申请与授权情况
三、科技计划及投入的情况
第二节 学科发展现状
第三节 人才队伍与平台建设情况
第四章 材料科学的学科发展布局
第一节 总体发展战略布局
第二节 结构材料
一、钢铁材料
二、轻质金属材料
三、高温合金与金属间化合物
四、传统无机材料
五、结构陶瓷及特种涂层
六、通用高分子材料
七、高性能高分子材料
八、复合材料
第三节 功能材料
一、能源材料
二、生物医用材料
三、信息、显示材料与器件
四、生态环境材料
五、其他功能材料
第四节 新材料、新工艺、新方法探索
一、基于新概念、新原理、新效应的材料及制备加工
一、材料测试和表征的新方法及其原理
第五节 材料设计与计算模拟
一、国内外研究和发展现状
二、发展趋势和科学问题
三、优先支持的研究方向
第六节 材料制备与加工
一、金属材料的制备与加工
二、无机非金属材料的制备与加工
三、高分子材料的制备与加工
四、材料结构与相变
第七节 材料结构—性能关系和使役行为
一、力学性能
二、物理性能
三、化学性能
四、使役行为
第五章 材料科学中的优先发展领域与重大交叉研究领域
第一节 耐极端苛刻服役条件的材料
一、研究背景与意义
二、关键科学问题
三、发展目标及重要研究方向
第二节 高能量转换效率与存储材料
一、研究背景和意义
二、关键科学问题
三、发展目标及重要研究方向
第三节 高效催化材料
一、研究背景和意义
二、关键科学问题
三、发展目标及重要研究方向
第四节 高效水处理材料
一、研究背景和意义
二、关键科学问题
三、发展目标及重要研究方向
第五节 可降解材料
一、研究背景和意义
二、关键科学问题
三、发展目标及重要研究方向
第六节 新型光电子材料
一、研究背景和意义
二、关键科学问题
三、发展目标及重要研究方向
第七节 高密度存储材料
一、研究背景和意义
二、关键科学问题
三、发展目标及重要研究方向
第八节 生物医用材料的表面／界面与生物相容性
一、研究背景和意义
二、关键科学问题
三、发展目标及重要研究方向
第九节 高强高塑高韧耐蚀低成本钢铁
一、研究背景和意义
二、关键科学问题
三、发展目标及重要研究方向
第十节 长寿命绿色化建筑材料
一、研究背景和意义
二、关键科学问题
三、发展目标及重要研究方向
第十一节 通用高分子材料的高性能化与功能化
一、研究背景和意义
二、关键科学问题
三、发展目标及重要研究方向
第十二节 材料多层次多尺度复合
一、研究背景和意义
二、关键科学问题
三、发展目标及重要研究方向
第十三节 材料综合力学与理化性能提升
一、材料力学性能的提升
二、材料物理性能的提升
三、材料化学性能的提升
第十四节 新结构、新性能材料探索
一、研究背景和意义
二、关键科学问题
三、发展目标及重要研究方向
第十五节 材料的基础／经典共性问题研究
一、高分子材料的多层次结构与性能控制
二、材料的极性与极性材料
三、多相体系的相变原理
四、材料烧结过程的研究
五、有机半导体材料的传输机制
六、材料的剪切带形成与剪切断裂机制
七、缺陷控制与掺杂效应
第十六节 基于大科学装置的材料结构表征和性能测试
一、研究背景和意义
二、关键科学问题
三、发展目标及重要研究方向
第六章 材料科学的国际合作与交流
第一节 国际合作需求和优先领域
一、材料设计及计算材料学
二、利用大型先进仪器装置和设备开展基础性实验研究
三、传统与基础材料的先进制备、处理与改进技术
四、先进材料的制备技术与设备
五、材料的器件化技术与设备
六、新材料研究探索
第二节 政策需求和措施
一、研究项目交流与人才交流相结合
二、导向性合作与科学家自由交流相结合
三、加强国内与国际团队问的学术交流
四、政策措施
第七章 保障措施与建议
参考文献

前言/序言

未来十年，材料之韧，塑造中国强盛之基 站在新时代的潮头，中国正以前所未有的决心与魄力，擘画着科技自立自强的宏伟蓝图。在这幅波澜壮阔的画卷中，材料科学作为支撑国家战略、驱动产业升级、引领技术革新的基石，其发展方向与前沿突破，直接关乎着中国能否在未来十年乃至更长远的国际竞争中占据主动，实现中华民族的伟大复兴。 本书，并非是对现有材料科学知识的简单罗列，更非对既有研究成果的二手梳理。它是一次深邃的洞察，一次前瞻性的布局，一次战略性的指引。本书旨在汇聚中国顶尖的科学家、战略家和产业领袖的智慧，对未来十年中国材料科学的发展进行一场全面、系统、深入的战略研判。我们将目光投向材料科学最前沿的交叉领域，挖掘最具潜力的创新热点，审视最迫切的国家需求，勾勒出未来十年中国材料科学发展的清晰脉络与战略重点。 第一章：时代之问，材料之任——中国材料科学的宏观定位与战略使命 在百年未有之大变局加速演进的当下，世界格局正经历深刻重塑。科技竞争成为国家竞争的核心，而材料科学，正是这场竞争中最基础、也最具颠覆性的力量。从新能源汽车到航空航天，从生物医药到信息技术，几乎所有关键领域的突破，都离不开材料的创新。中国，作为全球制造业大国和消费市场，如何利用材料科学的发展，解决“卡脖子”问题，实现产业高端化、智能化、绿色化，成为亟待回答的时代之问。本章将深入剖析中国在材料科学领域面临的机遇与挑战，明确未来十年中国材料科学发展的战略定位，以及其在支撑国家经济发展、维护国家安全、提升人民生活品质等方面的核心使命。我们将从国家层面审视材料科学的宏观战略价值，为后续的学科发展奠定坚实的思想基础。 第二章：前沿脉冲，创新引擎——未来十年材料科学的十大关键方向 材料科学的生命力在于不断突破边界。未来十年，哪些材料领域将涌现出革命性的突破？哪些研究方向将成为驱动科技进步的强大引擎？本书将聚焦十大最具潜力的前沿方向，进行深度剖析： 高性能通用材料的再定义： 聚焦轻质高强、耐极端环境、多功能复合等特点，突破传统材料瓶颈，为制造业升级提供坚实基础。 面向未来的能源材料： 深入探讨下一代电池材料（固态电池、锂硫电池等）、高效催化材料（用于氢能、碳捕集与利用）、光伏材料（钙钛矿、量子点等）等，为实现“双碳”目标提供核心支撑。 革命性的信息材料： 关注新型半导体材料、二维材料、拓扑材料、光学材料在计算、通信、传感等领域的应用前景，引领信息时代的材料革新。 生命健康与生物医用材料： 探索仿生材料、智能响应材料、基因编辑材料等在精准医疗、再生医学、疾病诊断与治疗中的颠覆性应用。 极端环境适应性材料： 研发能够承受超高温、超低温、强腐蚀、高压等极端环境的材料，为深海探测、空间探索、核能开发等国家重大工程提供关键保障。 智能材料与先进功能材料： 聚焦可编程材料、自修复材料、形状记忆合金、柔性电子材料等，赋予材料感知、决策、执行的能力，开启万物互联的新时代。 绿色可持续材料与循环经济： 重点关注生物基材料、可降解材料、低碳生产工艺以及材料的循环利用与再生技术，构建绿色材料生态。 增材制造（3D打印）专用材料： 针对不同3D打印技术和应用场景，开发高性能、功能化的特种打印材料，推动制造业柔性化、定制化发展。 量子材料与器件： 探索具有独特量子效应的新型材料，为实现量子计算、量子通信、量子传感等前沿科技奠定物质基础。 人工智能赋能的材料设计与发现： 借助人工智能、大数据和机器学习，加速新材料的设计、筛选、性能预测和实验验证，实现材料研发的范式转移。 第三章：国家脊梁，产业强基——面向国家重大战略需求的材料保障 材料科学的发展，最终要服务于国家战略。本书将聚焦国家在能源安全、粮食安全、国防安全、公共卫生、生态文明建设等领域面临的重大材料需求，提出针对性的发展策略。例如，在能源领域，我们将探讨如何通过材料创新，实现能源的高效转化、储存与输送；在国防领域，我们将分析如何研发高性能防护材料、隐身材料、先进复合材料，提升国防自主能力；在生物医药领域，我们将勾勒出如何通过材料科学，突破高端医疗器械、药物载体等瓶颈。本章将紧密对接国家重大专项和工程需求，指明材料科学如何成为支撑国家安全与发展的坚实脊梁。 第四章：创新生态，协同破局——构建面向未来的材料科学创新体系 孤军奋战不足以应对复杂的技术挑战。未来十年，构建高效协同的材料科学创新体系至关重要。本书将深入探讨如何优化基础研究与应用研究的衔接机制，如何促进产学研用深度融合，如何打破部门壁垒，建立跨学科、跨领域、跨区域的协同创新网络。我们将审视国际前沿的材料研究机构和创新模式，提出适合中国国情的体制机制改革建议。同时，本章也将关注人才培养、国际合作、知识产权保护等要素，为材料科学的持续创新和产业化提供制度保障。 第五章：全球视野，中国力量——材料科学领域的国际竞争与合作 在全球化日益深入的今天，材料科学的竞争与合作早已超越国界。本书将审视当前全球材料科学发展的态势，分析主要发达国家和新兴经济体在材料领域的战略布局和竞争优势。在此基础上，我们将探讨中国在参与全球材料科学治理、引领国际标准制定、深化国际合作等方面的策略。我们不仅要学习借鉴，更要敢于引领，通过开放合作，将中国打造成为全球材料科学创新与应用的重要策源地。 结语：材料为引，创新为翼，奔赴材料强国之路 未来十年，是决定中国能否跻身世界科技强国行列的关键时期。材料科学，这门古老而又充满活力的学科，必将在这场伟大的征程中扮演不可替代的角色。本书所呈现的，是一幅清晰的战略蓝图，是一份详实的行动指南，是一份对中国材料科学未来发展的坚定信念。我们期望通过这本书，能够激发更多科研人员的创新热情，凝聚更多产业力量的协同效应，汇聚更广泛社会资源的关注与支持，共同推动中国材料科学迈向更高峰，为实现中华民族伟大复兴的中国梦，奠定坚实的材料基础。这趟奔赴材料强国之路，我们已整装待发。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对材料科学充满好奇的普通读者，这本书给我打开了一个全新的世界。我原本以为材料科学只是金属、塑料之类的东西，但读完这本书，我才意识到材料科学的魅力远不止于此。它涉及到我们生活的方方面面，从我们使用的手机、汽车，到医院里的医疗器械，再到天上飞的飞机、太空中的探测器，都离不开各种先进的材料。书中用通俗易懂的语言，解释了许多复杂的概念，让我能够理解材料科学是如何影响我们的未来的。 我尤其喜欢书中关于“可持续发展材料”的章节。它让我了解到，我们现在使用的很多材料都会对环境造成污染，而科学家们正在努力研发更加环保的材料，比如可降解塑料、绿色能源材料等等。这本书让我对科技进步有了更深的认识，也让我对中国在材料科学领域取得的成就感到自豪。书中的图文并茂，让我更容易理解那些抽象的科学知识。虽然有些地方的专业术语我不太懂，但结合上下文和图示，我还是能大致理解其中的意思。这本书让我觉得，材料科学不仅仅是科学家的事情，也与我们每个人息息相关。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最直接的感受是，我对材料科学的认知被极大地拓宽了。作为一名在传统化工领域工作了多年的工程师，我长期以来都聚焦于具体的工艺和产品，对于整个学科的宏观战略思考，确实存在盲区。这本书就像一盏明灯，照亮了材料科学在未来十年可能的发展图景。书中对于“战略性新兴产业”与材料科学之间相互促进关系的论述，让我茅塞顿开。 我特别关注了书中关于“高端装备制造”与材料科学协同发展的章节。我们公司目前正在努力进行技术升级，以适应市场变化，而对新材料的需求是我们面临的一个重要挑战。这本书中对航空航天、海洋工程、轨道交通等领域对高性能材料的需求分析，为我们提供了宝贵的信息。它让我意识到，我们不仅仅需要关注材料本身的性能，还需要考虑材料与装备的集成、材料的可靠性、以及材料的成本效益等多个维度。书中对“碳纤维复合材料”、“耐高温合金”、“高强度钢”等具体材料的未来发展方向的预测，也为我们指明了研发的重点。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我深感振奋的书籍，它不仅仅是对中国材料科学未来十年的规划，更是对中国科技实力和创新能力的一次全面展望。作为一名长期关注中国科技发展的教育工作者，我深切地感受到，材料科学是支撑其他众多高科技领域发展的基石。书中对“战略性新兴产业”与材料科学的紧密联系的分析，让我看到了材料科学的无限潜力。 我尤其欣赏书中对“基础研究的突破”、“关键核心技术的攻关”以及“成果转化与产业化”的全面论述。这正是当前中国科技发展面临的重大课题。书中提出的“加强基础研究投入”、“构建产学研深度融合的创新体系”、“完善科技成果评价与激励机制”等建议，都具有极强的现实意义。它为我们未来的教育教学改革和科研方向提供了重要的参考。读完这本书，我更加坚信，中国在材料科学领域一定能取得更加辉煌的成就。

评分☆☆☆☆☆

作为一位大学材料学院的院长，这本书对我而言，是一份沉甸甸的责任书，也是一份激励我前行的灯塔。它清晰地勾勒出了未来十年材料科学发展的战略方向，让我能够更准确地调整学院的学科建设、人才培养和科学研究的重点。书中对“基础学科的巩固与提升”、“新兴交叉学科的培育”、“关键核心技术的攻关”等方面的战略部署，为我制定学院发展规划提供了明确的指引。 我尤其认真研读了书中关于“人才培养模式改革”、“创新创业教育”、“国际化人才培养”等章节。这直接关系到我们如何培养出能够支撑国家战略需求的下一代材料科学家。书中提出的“加强产学研深度融合，引导学生参与前沿项目”、“构建多层次、多维度的创新创业课程体系”、“鼓励学生参与国际学术交流与合作”等建议，都是我们学院今后工作的重点。此外，书中对“学科交叉融合”、“基础研究与应用研究的协同”的强调，也促使我思考如何打破学科壁垒，鼓励教师开展跨学科研究，从而在更多领域实现突破。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就足够吸引人，沉稳的蓝色调中点缀着抽象的材料纹理，仿佛预示着书中所蕴含的深邃知识与无限可能。拿到手中，厚实的分量感便传递出一种严谨与扎实。我是一名材料科学领域的初级研究员，入行没多久，对于整个学科的宏观走向和未来十年可能的发展重点，我一直感到有些迷茫。虽然日常工作中会接触到一些前沿的论文和会议信息，但总感觉是零散的碎片，缺乏一个清晰的脉络。《材料科学：未来十年中国学科发展战略》这本书，恰恰填补了我的这一认知空白。 它不仅仅是简单地罗列一些新兴的材料领域，而是从国家战略的高度，深入剖析了当前材料科学所处的历史节点，以及它在支撑国家经济发展、科技进步乃至国防安全中的核心地位。我尤其欣赏书中对“卡脖子”技术和关键材料的重点关注，这让我深刻认识到，材料科学的研究并非象牙塔里的闭门造车，而是与国计民生息息相关的战略性学科。书中提出的发展路径，比如在新能源材料、生物医用材料、高性能结构材料等领域的战略布局，都非常具有前瞻性和指导意义。我反复阅读了关于“新能源材料”的章节，其中对下一代锂电池、固态电池以及氢能相关材料的深入探讨，让我对接下来的科研方向有了更清晰的定位。同时，书中对基础研究和应用研究的辩证关系、产学研深度融合的必要性也进行了详细阐述，这些都是我在实际工作中可以借鉴的宝贵经验。

评分☆☆☆☆☆

这本书，对于我这样的工业界资深从业者，是一次对行业未来趋势的深刻洞察，也是一次对自身技术升级方向的权威指引。我深知，材料是制造业的基石，新材料的突破直接决定了产品的竞争力。书中对“高性能结构材料”、“功能材料”、“绿色环保材料”等领域的未来发展趋势的分析，为我们企业在新产品研发和技术升级上提供了宝贵的方向。 我特别关注了书中关于“先进陶瓷”、“特种合金”、“功能高分子”等具体材料的发展前景。这些都是我们公司正在探索和布局的领域。书中对这些材料在航空航天、新能源汽车、高端装备等领域的应用需求的详细分析，让我对未来的市场需求有了更清晰的认识。同时，书中对“新材料的产业化瓶颈”、“技术转移与合作模式”、“创新生态的构建”等方面的论述，也为我们企业如何更好地与科研机构合作、加速新材料的研发和应用提供了重要的借鉴。

评分☆☆☆☆☆

这本书，对于我这样一位普通的材料学爱好者，最大的价值在于它让我看到了材料科学的“大格局”和“未来感”。我平时喜欢关注一些科技新闻，对各种新材料的报道都很好奇，但总觉得这些信息是零散的。这本书却将这些零散的信息串联起来，让我看到了它们是如何构成一个宏大的学科体系，又是如何共同支撑起国家的科技发展和经济转型。 书中对“能源材料”、“信息材料”、“生命健康材料”等几大领域的未来发展趋势的详细描绘，让我对这些领域有了更深的理解。例如，在“能源材料”部分，书中不仅提到了新能源电池，还深入探讨了太阳能材料、氢能材料等，让我了解到能源领域对材料的多元化需求。在“信息材料”部分，书中对半导体材料、显示材料、光通信材料等做了详细的介绍，让我了解到信息技术的发展离不开材料的进步。读这本书，我仿佛站在一个高处，俯瞰着材料科学这个庞大的体系，感受到它背后蕴含的巨大潜力和无限可能。

评分☆☆☆☆☆

对于一位长期关注中国科技发展的政策研究者来说，这本书无疑是一份重要的参考资料。它系统性地梳理了中国材料科学领域在未来十年的发展方向、重点任务和战略举措，为我们制定相关政策提供了科学依据和理论支撑。书中对“国家科技创新体系建设”、“人才培养与引进”、“国际合作与竞争”等方面的论述，都与我们的工作息息相关。 我特别注意到书中关于“基础研究的薄弱环节”、“应用研究的瓶颈问题”以及“成果转化的障碍”等方面的分析。这些都是制约我国材料科学发展的关键因素，也是我们在政策制定中需要重点解决的问题。书中提出的“鼓励原创性研究”、“加强产学研深度融合”、“完善科技成果评价与激励机制”等建议，都具有很强的实践指导意义。同时，书中对“新材料产业集群建设”、“关键原材料保障体系”、“标准体系建设”等方面的论述，也为我们推进新材料产业的健康发展提供了重要思路。

评分☆☆☆☆☆

从一名对科技发展趋势敏感的投资者的角度来看，《材料科学：未来十年中国学科发展战略》这本书，是一份极具价值的投资指南。它不仅描绘了中国材料科学领域未来十年的发展蓝图，更重要的是，它指出了哪些领域最有可能在未来取得突破性进展，从而孕育出巨大的商业机会。书中对“战略性布局”、“关键核心技术突破”、“产业化应用前景”等方面的深入分析，都为投资决策提供了坚实的数据支撑和前瞻性判断。 我尤其看重书中对“量子材料”、“人工智能辅助材料设计”、“柔性电子材料”等新兴领域的详细阐述。这些领域虽然目前可能尚处于早期发展阶段，但其颠覆性的潜力不容忽视。书中对这些新兴材料在电子信息、生物医药、新能源等领域的应用前景的预测，让我看到了巨大的投资回报空间。同时，书中对“技术转移机制”、“产学研合作模式”、“创新生态构建”等方面的论述，也为我理解如何更好地发现和支持具有潜力的科技创新企业提供了重要的参考。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一位在材料科学领域摸索多年的行业资深人士而言，这本书的价值更多体现在其深度和广度上。它不仅仅是对现状的梳理，更是对未来的深度预测与战略规划。书中对于新材料研发的周期、人才培养的模式、国际竞争的态势等多个维度进行了详尽的分析，这些分析都基于大量的调研数据和专家智慧，具有极高的参考价值。我曾参与过几个大型材料项目，深知从实验室走向产业化的艰难。这本书中关于“成果转化机制创新”、“知识产权保护”等方面的论述，为我提供了很多新的思考角度。 尤其让我印象深刻的是，书中不仅仅局限于宏观的战略层面，还对一些具体材料领域的发展趋势进行了细致的描绘。例如，在“生物医用材料”章节，我看到了对3D打印生物材料、组织工程支架、药物缓释载体等前沿技术在未来十年内的发展潜力进行了极具说服力的论证。这与我目前关注的骨科植入材料的研发方向不谋而合，书中提出的对材料生物相容性、力学性能、降解速率等关键指标的未来要求，将成为我们研发的重点。同时，书中对“微纳材料”在信息技术、能源存储等领域的应用前景的分析，也为我拓展新的研究思路提供了方向。

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很好的书，物有所值。

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