无机非金属材料学科发展战略研究报告 2016-2020版PDF电子书下载

第1章 无机非金属材料学科发展概况 1

1.1学科的战略地位 1

1.2学科的发展规律和发展态势 3

1.2.1学科发展规律 3

1.2.2学科发展态势 5

1.3学科的发展现状 6

1.4学科的发展布局及发展目标 9

1.4.1学科发展布局原则 9

1.4.2学科总体布局 10

1.4.3学科布局重点 11

1.4.4学科发展目标 14

1.5政策措施 14

参考文献 16

第2章 信息功能材料与器件 17

2.1内涵与研究范围 17

2.2科学意义与国家战略需求 18

2.2.1微电子集成电路材料 18

2.2.2光电子材料 19

2.3研究现状、存在问题与发展趋势分析 21

2.3.1研究现状与问题 22

2.3.2发展趋势分析 26

2.4发展目标 29

2.5未来5～10年研究前沿与重大科学问题 32

2.5.1研究前沿 32

2.5.2重大科学问题 32

2.6未来5～10年优先研究方向 33

2.6.1面向新一代微电子的高迁移率SOI基材料 33

2.6.2新型超高密度存储材料与器件 34

2.6.3光互连材料与器件 34

2.6.4第三代半导体材料 34

2.6.5低维异质结构光电子材料 35

2.6.6量子信息材料 35

参考文献 35

第3章 新型功能材料 38

3.1内涵与研究范围 38

3.2科学意义与国家战略需求 39

3.2.1铁电与介电材料 40

3.2.2多铁性材料 41

3.2.3磁性材料 42

3.2.4先进电子材料 43

3.2.5超导材料 44

3.2.6超构材料 44

3.2.7发光与光存储材料 45

3.3研究现状、存在问题与发展趋势分析 46

3.3.1铁电与介电材料 47

3.3.2多铁性材料 47

3.3.3磁性材料 48

3.3.4忆阻材料 49

3.3.5超导材料 50

3.3.6超构材料 51

3.3.7发光与光存储材料 51

3.4发展目标 52

3.5未来5～10年研究前沿与重大科学问题 53

3.5.1铁电/介电材料 54

3.5.2多铁性材料 54

3.5.3磁性及稀土替代材料 55

3.5.4忆阻材料 55

3.5.5高温超导材料 55

3.5.6超构材料 55

3.5.7发光及光存储材料 56

3.6未来5～10年优先研究方向 56

3.6.1高能量密度电容器、超低损耗微波介质陶瓷、无铅压电与铁电陶瓷 57

3.6.2多铁性材料与异质结磁电调控原理设计理论和制备技术 57

3.6.3磁性及稀土替代材料 58

3.6.4高性能忆阻材料、器件结构设计与性能 58

3.6.5高温超导材料和应用研究 58

3.6.6超构材料的结构设计及其新效应器件 58

3.6.7发光及光存储材料 58

参考文献 58

第4章 功能晶体 61

4.1内涵与研究范围 61

4.2科学意义与国家战略需求 62

4.3研究现状、存在问题与发展趋势分析 64

4.3.1研究现状 64

4.3.2存在问题 67

4.3.3发展趋势 68

4.4发展目标 73

4.5未来5～10年研究前沿与关键科学问题 75

4.5.1未来5～10年的研究前沿 75

4.5.2关键科学问题 75

4.6未来5～10年优先研究方向 76

4.6.1用于高平均功率密度固体激光器的激光晶体和磁光晶体研究 77

4.6.2大尺寸优质非线性光学晶体及扩展波段的非线性光学晶体 77

4.6.3电光晶体和压电晶体的研究和应用 78

4.6.4高性能闪烁晶体及其探测器件应用研究 79

4.6.5大尺寸高质量弛豫铁电单晶生长及其应用研究 80

4.6.6基于光学超晶格的全固态有源光子芯片的功能化及集成技术 81

4.6.7化合物半导体光电功能晶体的研究及其应用 81

4.6.8第三代半导体光电功能晶体的研究及其应用 82

参考文献 84

第5章 生物医用材料 87

5.1内涵与研究范围 87

5.2科学意义与国家战略需求 87

5.3研究现状、存在问题与发展趋势分析 92

5.3.1研究现状 92

5.3.2存在问题 93

5.3.3发展趋势 94

5.4发展目标 99

5.5未来5～10年研究前沿与重大科学问题 100

5.5.1高活性组织修复材料的构建及其在微环境中的作用机制 101

5.5.2生物医用材料的高活性和生物功能化表/界面 101

5.5.3生物适配材料 102

5.5.4基于3D打印技术构建组织修复部件基础研究 103

5.5.5新型纳米生物材料及其生物学新效应研究 103

5.6未来5～10年优先发展方向 104

5.6.1生物活性材料 105

5.6.2生物材料的表/界面 105

5.6.3生物适配材料 106

5.6.4诊疗用纳米生物材料 107

5.6.5基于3D打印技术的组织再生构件快速成型制造 107

参考文献 107

第6章 新能源材料 109

6.1内涵与研究范围 109

6.1.1内涵 109

6.1.2研究范围 110

6.2科学意义与国家战略需求 111

6.3研究现状、存在问题与发展趋势分析 113

6.3.1太阳能转换材料 115

6.3.2燃料电池材料 121

6.3.3热电材料 126

6.3.4新能源储存材料 127

6.4发展目标 133

6.5未来5～10年研究前沿与重大科学问题 134

6.5.1新能源材料对新能源的吸收机制 134

6.5.2新能源材料能量转换机制 135

6.5.3新能源材料与器件性能及工作状态下其关键过程的测试与表征 135

6.6未来5～10年优先研究方向 136

参考文献 136

第7章 低维碳及二维材料 138

7.1内涵与研究范围 138

7.2科学意义与国家战略需求 140

7.3研究现状、存在问题与发展趋势分析 142

7.3.1研究现状与问题 143

7.3.2发展趋势 148

7.4发展目标 150

7.5未来5～10年研究前沿与重大科学问题 152

7.6未来5～10年优先研究方向 153

7.6.1晶圆尺寸电子级低维碳和二维材料的制备科学 153

7.6.2低维碳和二维材料在光电器件中的应用探索 153

7.6.3低维碳和二维材料在电子器件中的应用探索 153

7.6.4低维碳和二维材料在能源等领域的应用探索 153

7.6.5石墨炔研究及新型低维碳和二维材料探索 154

参考文献 154

第8章 先进结构材料 160

8.1内涵与研究范围 160

8.1.1超硬材料 161

8.1.2先进结构陶瓷 161

8.1.3高性能结构复合材料 162

8.2科学意义与国家战略需求 165

8.2.1超硬材料 165

8.2.2先进结构陶瓷 166

8.2.3高性能结构复合材料 167

8.3研究现状、存在问题与发展趋势分析 168

8.3.1超硬材料 168

8.3.2先进结构陶瓷 170

8.3.3高性能结构复合材料 173

8.4发展目标 176

8.5未来5～10年研究前沿与重大科学问题 177

8.5.1超硬材料 177

8.5.2先进结构陶瓷 177

8.5.3高性能结构复合材料 178

8.6未来5～10年优先研究方向 179

8.6.1超硬材料 179

8.6.2先进结构陶瓷 179

8.6.3高性能结构复合材料 180

参考文献 180

第9章 传统无机非金属材料的节能环保与可持续发展 185

9.1内涵与研究范围 185

9.1.1内涵 185

9.1.2研究范围 185

9.2科学意义与国家战略需求 189

9.2.1水泥和混凝土 189

9.2.2玻璃 190

9.2.3耐火材料 191

9.3研究现状、存在问题与发展趋势分析 192

9.3.1水泥和混凝土 192

9.3.2玻璃 196

9.3.3耐火材料 200

9.4发展目标 203

9.4.1水泥和混凝土 203

9.4.2玻璃 203

9.4.3耐火材料 203

9.5未来5～10年研究前沿与重大科学问题 204

9.5.1水泥和混凝土 204

9.5.2玻璃 205

9.5.3耐火材料 207

9.6未来5～10年优先研究方向 208

9.6.1水泥和混凝土 208

9.6.2玻璃 209

9.6.3耐火材料 210

参考文献 211

第10章 无机非金属材料科学基础 214

10.1内涵与研究范围 214

10.2科学意义与国家战略需求 215

10.2.1计算材料科学 215

10.2.2材料基因组工程 216

10.2.3结构-性能关系和微结构效应 217

10.2.4相图-多尺度微结构和介观材料科学 218

10.3研究现状、存在问题与发展趋势分析 220

10.3.1计算材料科学 220

10.3.2材料基因组工程 221

10.3.3结构-性能关系和微结构效应 222

10.3.4相图-多尺度微结构和介观材料科学 223

10.4发展目标 226

10.4.1计算材料科学 226

10.4.2材料基因组工程 226

10.4.3结构-性能关系和微结构效应 226

10.4.4相图-多尺度微结构和介观材料科学 227

10.5未来5～10年研究前沿与重大科学问题 227

10.5.1计算材料科学 227

10.5.2材料基因组工程 228

10.5.3结构-性能关系和微结构效应 230

10.5.4相图-多尺度微结构和介观材料科学 230

10.6未来5～10年优先研究方向 231

10.6.1计算材料科学 231

10.6.2材料基因组工程 231

10.6.3结构-性能关系和微结构效应 232

10.6.4相图-多尺度微结构和介观材料科学 232

参考文献 233

第11章 无机非金属材料制备科学与技术 236

11.1内涵与研究范围 236

11.1.1陶瓷材料 236

11.1.2薄膜材料 238

11.2科学意义与国家战略需求 239

11.3研究现状、存在问题与发展趋势分析 241

11.3.1陶瓷制备技术 241

11.3.2薄膜制备技术 244

11.4发展目标 248

11.5未来5～10年研究前沿与重大科学问题 249

11.5.1陶瓷制备技术 249

11.5.2薄膜制备科学与技术 250

11.6未来5～10年优先研究方向 252

参考文献 253