(2016-2020)无机非金属材料学科发展战略研究报告

本书为国家自然科学基金委员会工程与材料科学部组织出版的无机非金属材料学科发展战略研究报告。根据工程与材料科学部的统一部署，本书从学科的国际发展趋势和国家重大需求出发，论述无机非金属学科的总体发展战略，提出10个优先发展领域：新能源材料、功能晶体、低维碳及二维材料、新型功能材料、优选结构材料、无机非金属材料制备科学与技术、无机非金属材料科学基础、传统无机非金属材料的节能环保与可持续发展、信息功能材料与器件、生物医用材料，并介绍上述各领域的内涵与研究范围，科学意义与国家战略需求，研究现状、存在问题与发展趋势分析，发展目标，未来5～10年研究前沿与重大科学问题，未来5～10年优先研究方向。

前言
第1章 无机非金属材料学科发展概况
1.1 学科的战略地位
1.2 学科的发展规律和发展态势
1.2.1 学科发展规律
1.2.2 学科发展态势
1.3 学科的发展现状
1.4 学科的发展布局及发展目标
1.4.1 学科发展布局原则
1.4.2 学科总体布局
1.4.3 学科布局重点
1.4.4 学科发展目标
1.5 政策措施
参考文献
第2章 信息功能材料与器件
2.1 内涵与研究范围
2.2 科学意义与国家战略需求
2.2.1 微电子集成电路材料
2.2.2 光电子材料
2.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析
2.3.1 研究现状与问题
2.3.2 发展趋势分析
2.4 发展目标
2.5 未来5～10年研究前沿与重大科学问题
2.5.1 研究前沿
2.5.2 重大科学问题
2.6 未来5～10年优先研究方向
2.6.1 面向新一代微电子的高迁移率SOI基材料
2.6.2 新型超高密度存储材料与器件
2.6.3 光互连材料与器件
2.6.4 第三代半导体材料
2.6.5 低维异质结构光电子材料
2.6.6 量子信息材料
参考文献
第3章 新型功能材料
3.1 内涵与研究范围
3.2 科学意义与国家战略需求
3.2.1 铁电与介电材料
3.2.2 多铁性材料
3.2.3 磁性材料
3.2.4 优选电子材料
3.2.5 超导材料
3.2.6 超构材料
3.2.7 发光与光存储材料
3.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析
3.3.1 铁电与介电材料
3.3.2 多铁性材料
3.3.3 磁性材料
3.3.4 忆阻材料
3.3.5 超导材料 3.3.6 超构材料
3.3.7 发光与光存储材料
3.4 发展目标
3.5 未来5～10年研究前沿与重大科学问题
3.5.1 铁电/介电材料
3.5.2 多铁性材料
3.5.3 磁性及稀土替代材料
3.5.4 忆阻材料
3.5.5 离温超导材料
3.5.6 超构材料
3.5.7 发光及光存储材料
3.6 未来5～10年优先研究方向
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
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
3.6.3 磁性及稀土替代材料
3.6.4 高性能忆阻材料、器件结构设计与性能
3.6.5 高温超导材料和应用研究
3.6.6 超构材料的结构设计及其新效应器件
3.6.7 发光及光存储材料
参考文献
第4章 功能晶体
4.1 内涵与研究范围
4.2 科学意义与国家战略需求
4.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析
4.3.1 研究现状
4.3.2 存在问题
4.3.3 发展趋势
4.4 发展目标
4.5 未来5～10年研究前沿与关键科学问题
4.5.1 未来5～10年的研究前沿
4.5.2 关键科学问题
4.6 未来5～10年优先研究方向
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
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品体
4.6.3 电光晶体和压电晶体的研究和应用
4.6.4 高性能闪烁晶体及其探测器件应用研究
4.6.5 大尺寸高质最弛豫铁电单晶生长及其应用研究
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
4.6.7 化合物半导体光电功能晶体的研究及其应用
4.6.8 第三代半导体光电功能晶体的研究及其应用
参考文献
第5章 生物医用材料
5.1 内涵与研究范围
5.2 科学意义与国家战略需求
5.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析
5.3.1 研究现状
5.3.2 存在问题
5.3.3 发展趋势
5.4 发展目标
5.5 未来5～10年研究前沿与重大科学问题 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
5.5.2 生物医用材料的高活性和生物功能化表/界面
5.5.3 生物适配材料
5.5.4 基于3D打印技术构建组织修复部件基础研究
5.5.5 新型纳米生物材料及其生物学新效应研究
5.6 未来5～10年优先发展方向
5.6.1 生物活性材料
5.6.2 生物材料的表/界面
5.6.3 生物适配材料
5.6.4 诊疗用纳米生物材料
5.6.5 基于3D打印技术的组织再生构件快速成型制造
参考文献
第6章 新能源材料
6.1 内涵与研究范围
6.1.1 内涵
6.1.2 研究范围
6.2 科学意义与国家战略需求
6.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析
6.3.1 太阳能转换材料
6.3.2 燃料电池材料
6.3.3 热电材料
6.3.4 新能源储存材料
6.4 发展目标
6.5 未来5～10年研究前沿与重大料学问题
6.5.1 新能源材料对新能源的吸收机制
6.5.2 新能源材料能量转换机制
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
6.6 未来5～10年优先研究方向
参考文献
第7章 低维碳及二维材料
7.1 内涵与研究范围
7.2 科学意义与国家战略需求
7.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析
7.3.1 研究现状与问题
7.3.2 发展趋势
7.4 发展目标
7.5 未来5～10年研究前沿与重大科学问题
7.6 未来5～10年优先研究方向
7.6.1 晶圆尺寸电子级低维碳和二维材料的制备科学
7.6.2 低维碳和二维材料在光电器件中的应用探索
7.6.3 低维碳和二维材料在电子器件中的应用探索
7.6.4 低维碳和二维材料在能源等领域的应用探索
7.6.5 石墨炔研究及新型低维碳和二维材料探索
参考文献
第8章 优选结构材料
8.1 内涵与研究范围
8.1.1 超硬材料
8.1.2 优选结构陶瓷
8.1.3 高性能结构复合材料
8.2 科学意义与国家战略需求 8.2.1 超硬材料
8.2.2 优选结构陶瓷
8.2.3 高性能结构复合材料
8.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析
8.3.1 超硬材料
8.3.2 优选结构陶瓷
8.3.3 高性能结构复合材料
8.4 发展目标
8.5 未来5～10年研究前沿与重大科学问题
8.5.1 超硬材料
8.5.2 优选结构陶瓷
8.5.3 高性能结构复合材料
8.6 未来5～10年优先研究方向
8.6.1 超硬材料
8.6.2 优选结构陶瓷
8.6.3 高性能结构复合材料
参考文献
第9章 传统无机非金属材料的节能环保与可持续发展
9.1 内涵与研究范围
9.1.1 内涵
9.1.2 研究范围
9.2 科学意义与国家战略需求
9.2.1 水泥和混凝土
9.2.2 玻璃
9.2.3 耐火材料
9.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析
9.3.1 水泥和混凝土
9.3.2 玻璃
9.3.3 耐火材料
9.4 发展目标
9.4.1 水泥和混凝土
9.4.2 玻璃
9.4.3 耐火材料
9.5 未来5～10年研究前沿与重大科学问题
9.5.1 水泥和混凝土
9.5.2 玻璃
9.5.3 耐火材料
9.6 未来5～10年优先研究方向
9.6.1 水泥和混凝土
9.6.2 玻璃
9.6.3 耐火材料
参考文献
第10章 无机非金属材料科学基础
10.1 内涵与研究范围
10.2 科学意义与国家战略需求
10.2.1 计算材料科学
10.2.2 材料基因工程
10.2.3 结构-性能关系和微结构效应
10.2.4 相图-多尺度微结构和介观材料科学
10.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析 10.3.1 计算材料科学
10.3.2 材料基因组工程
10.3.3 结构-降能关系和微结构效应
10.3.4 相图-多尺度微结构和介观材料科学
10.4 发展目标
10.4.1 计算材料科学
10.4.2 材料基因组工程
10.4.3 结构-降能关系和微结构效应
10.4.4 相图-多尺度微结构和介观材料科学
10.5 未来5～10年研究前沿与重大科学问题
10.5.1 计算材料科学
10.5.2 材料基因组工程
10.5.3 结构-性能关系和微结构效应
10.5.4 相图多尺度微结构和介观材料科学
10.6 未来5～10年优先研究方向
10.6.1 计算材料科学
10.6.2 材料基因组工程
10.6.3 结构-性能关系和微结构效应
10.6.4 相图-多尺度微结构和介观材料科学
参考文献
第11章 无机非金属材料制备科学与技术
11.1 内涵与研究范围
11.1.1 陶瓷材料
11.1.2 薄膜材料
11.2 科学意义与国家战略需求
11.3 研究现状、存在问题与发展趋势分析
11.3.1 陶瓷制备技术
11.3.2 薄膜制备技术
11.4 发展目标
11.5 未来5～10年研究前沿与重大科学问题
11.5.1 陶瓷制备技术
11.5.2 薄膜制备科学与技术
11.6 未来5～10年优先研究方向
参考文献