目錄
前言
第1章 無機非金屬材料學科發(fā)展概況 1
1.1 學科的戰(zhàn)略地位 1
1.2 學科的發(fā)展規(guī)律和發(fā)展態(tài)勢 3
1.2.1 學科發(fā)展規(guī)律 3
1.2.2 學科發(fā)展態(tài)勢 5
1.3 學科的發(fā)展現(xiàn)狀 6
1.4 學科的發(fā)展布局及發(fā)展目標 9
1.4.1 學科發(fā)展布局原則 9
1.4.2 學科總體布局 10
1.4.3 學科布局重點 11
1.4.4 學科發(fā)展目標 14
1.5 政策措施 14
參考文獻 16
第2章 信息功能材料與器件 17
2.1 內(nèi)涵與研究范圍 17
2.2 科學意義與國家戰(zhàn)略需求 18
2.2.1 微電子集成電路材料 18
2.2.2 光電子材料 19
2.3 研究現(xiàn)狀、存在問題與發(fā)展趨勢分析 21
2.3.1 研究現(xiàn)狀與問題 22
2.3.2 發(fā)展趨勢分析 26
2.4 發(fā)展目標 29
2.5 未來5～10年研究前沿與重大科學問題 32
2.5.1 研究前沿 32
2.5.2 重大科學問題 32
2.6 未來5～10年優(yōu)先研究方向 33
2.6.1 面向新一代微電子的高遷移率SOI基材料 33
2.6.2 新型超高密度存儲材料與器件 34
2.6.3 光互連材料與器件 34
2.6.4 第三代半導體材料 34
2.6.5 低維異質(zhì)結(jié)構(gòu)光電子材料 35
2.6.6 量子信息材料 35
參考文獻 35
第3章 新型功能材料 38
3.1 內(nèi)涵與研究范圍 38
3.2 科學意義與國家戰(zhàn)略需求 39
3.2.1 鐵電與介電材料 40
3.2.2 多鐵性材料 41
3.2.3 磁性材料 42
3.2.4 先進電子材料 43
3.2.5 超導材料 44
3.2.6 超構(gòu)材料 44
3.2.7 發(fā)光與光存儲材料 45
3.3 研究現(xiàn)狀、存在問題與發(fā)展趨勢分析 46
3.3.1 鐵電與介電材料 47
3.3.2 多鐵性材料 47
3.3.3 磁性材料 48
3.3.4 憶阻材料 49
3.3.5 超導材料 50
3.3.6 超構(gòu)材料 51
3.3.7 發(fā)光與光存儲材料 51
3.4 發(fā)展目標 52
3.5 未來5～10年研究前沿與重大科學問題 53
3.5.1 鐵電／介電材料 54
3.5.2 多鐵性材料 ” 54
3.5.3 磁性及稀土替代材料 55
3.5.4 憶阻材料 55
3.5.5 離溫超導材料 55
3.5.6 超構(gòu)材料 55
3.5.7 發(fā)光及光存儲材料 56
3.6 未來5～10年優(yōu)先研究方向 56
3.6.1 高能量密度電容器、超低損耗微波介質(zhì)陶瓷、無鉛壓電與鐵電陶瓷 57
3.6.2 多鐵性材料與異質(zhì)結(jié)磁電調(diào)控原理設(shè)計理論和制備技術(shù) 57
3.6.3 磁性及稀土替代材料 58
3.6.4 高性能憶阻材料、器件結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能 58
3.6.5 高溫超導材料和應(yīng)用研究 58
3.6.6 超構(gòu)材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其新效應(yīng)器件 58
3.6.7 發(fā)光及光存儲材料 58
參考文獻 58
第4章 功能晶體 61
4.1 內(nèi)涵與研究范圍 61
4.2 科學意義與國家戰(zhàn)略需求 62
4.3 研究現(xiàn)狀、存在問題與發(fā)展趨勢分析 64
4.3.1 研究現(xiàn)狀 64
4.3.2 存在問題 67
4.3.3 發(fā)展趨勢 68
4.4 發(fā)展目標 73
4.5 未來5～10年研究前沿與關(guān)鍵科學問題 75
4.5.1 未來5～10年的研究前沿 75
4.5.2 關(guān)鍵科學問題 75
4.6 未來5～10年優(yōu)先研究方向 76
4.6.1 用于高平均功率密度固體激光器的激光晶體和磁光晶體研究 77
4.6.2 大尺寸優(yōu)質(zhì)非線性光學晶體及擴展波段的非線性光學品體 77
4.6.3 電光晶體和壓電晶體的研究和應(yīng)用 78
4.6.4 高性能閃爍}帚體及其探測器件應(yīng)用研究 79
4.6.5 大尺寸高質(zhì)最弛豫鐵電單晶生長及其應(yīng)用研究 80
4.6.6 基于光學超晶格的全固態(tài)有源光子芯片的功能化及集成技術(shù) 81
4.6.7 化合物半導體光電功能晶體的研究及其應(yīng)用 81
4.6.8 第三代半導體光電功能品體的研究及其應(yīng)用 82
參考文獻 84
第5章 生物醫(yī)用材料 87
5.1 內(nèi)涵與研究范圍 87
5.2 科學意義與國家戰(zhàn)略需求 87
5.3 研究現(xiàn)狀、存在問題與發(fā)展趨勢分析 92
5.3.1 研究現(xiàn)狀 92
5.3.2 存在問題 93
5.3.3 發(fā)展趨勢 94
5.4 發(fā)展目標 99
5.5 未來5～10年研究前沿與重大科學問題 100
5.5.1 高活性組織修復材料的構(gòu)建及其在微環(huán)境中的作用機制 101
5.5.2 生物醫(yī)用材料的高活性和生物功能化表／界面 101
5.5.3 生物適配材料 102
5.5.4 基于3D打印技術(shù)構(gòu)建組織修復部件基礎(chǔ)研究 103
5.5.5 新型納米生物材料及其生物學新效應(yīng)研究 103
5.6 未來5～10年優(yōu)先發(fā)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 生物適配材料 106
5.6.4 診療用納米生物材料 107
5.6.5 基于3D打印技術(shù)的組織再生構(gòu)件快速成型制造 107
參考文獻 107
第6章 新能源材料 109
6.1 內(nèi)涵與研究范圍 109
6.1.1 內(nèi)涵 109
6.1.2 研究范圍 110
6.2 科學意義與國家戰(zhàn)略需求 111
6.3 研究現(xiàn)狀、存在問題與發(fā)展趨勢分析 113
6.3.1 太陽能轉(zhuǎn)換材料 115
6.3.2 燃料電池材料 121
6.3.3 熱電材料 126
6.3.4 新能源儲存材料 127
6.4 發(fā)展目標 133
6.5 未來5～10年研究前沿與重大料學問題 134
6.5.1 新能源材料對新能源的吸收機制 134
6.5.2 新能源材料能罱轉(zhuǎn)換機制 135
6.5.3 新能源材料與器件性能及工作狀態(tài)下其關(guān)鍵過程的測試與表征 135
6.6 未來5～10年優(yōu)先研究方向 136
參考文獻 136
第7章 低維碳及二維材料 138
7.1 內(nèi)涵與研究范圍 138
7.2 科學意義與國家戰(zhàn)略需求 140
7.3 研究現(xiàn)狀、存在問題與發(fā)展趨勢分析 142
7.3.1 研究現(xiàn)狀與問題 143
7.3.2 發(fā)展趨勢 148
7.4 發(fā)展目標 150
7.5 未來5～10年研究前沿與重大科學問題 152
7.6 未來5～10年優(yōu)先研究方向 153
7.6.1 晶圓尺寸電子級低維碳和二維材料的制備科學 153
7.6.2 低維碳和二維材料在光電器件中的應(yīng)用探索 153
7.6.3 低維碳和二維材料在電子器件巾的應(yīng)用探索 153
7.6.4 低維碳和二維材料在能源等領(lǐng)域的應(yīng)用探索 153
7.6.5 石墨炔研究及新型低維碳和二維材料探索 154
參考文獻 154
第8章 先進結(jié)構(gòu)材料 160
8.1 內(nèi)涵與研究范圍 160
8.1.1 超硬材料 161
8.1.2 先進結(jié)構(gòu)陶瓷 161
8.1.3 高性能結(jié)構(gòu)復合材料 162
8.2 科學意義與國家戰(zhàn)略需求 165
8.2.1 超硬材料 165
8.2.2 先進結(jié)構(gòu)陶瓷 166
8.2.3 高性能結(jié)構(gòu)復合材料 167
8.3 研究現(xiàn)狀、存在問題與發(fā)展趨勢分析 168
8.3.1 超硬材料 168
8.3.2 先進結(jié)構(gòu)陶瓷 170
8.3.3 高性能結(jié)構(gòu)復合材料 173
8.4 發(fā)展目標 176
8.5 未來5~10年研究前沿與重大科學問題 177
8.5.1 超硬材料 177
8.5.2 先進結(jié)構(gòu)陶瓷 177
8.5.3 高性能結(jié)構(gòu)復合材料 178
8.6 未來5～10年優(yōu)先研究方向 179
8.6.1 超硬材料 179
8.6.2 先進結(jié)構(gòu)陶瓷 179
8.6.3 高性能結(jié)構(gòu)復合材料 180
參考文獻 180
第9章 傳統(tǒng)無機非金屬材料的節(jié)能環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展 185
9.1 內(nèi)涵與研究范圍 185
9.1.1 內(nèi)涵 185
9.1.2 研究范圍 185
9.2 科學意義與國家戰(zhàn)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 研究現(xiàn)狀、存在問題與發(fā)展趨勢分析 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 發(fā)展目標 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 未來5～10年研究前沿與重大科學問題 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 未來5～10年優(yōu)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
參考文獻 211
第10章 無機非金屬材料科學基礎(chǔ) 214
10.1 內(nèi)涵與研究范圍 214
10.2 科學意義與國家戰(zhàn)略需求 215
10.2.1 計算材料科學 215
10.2.2 材料基因工程 216
10.2.3 結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系和微結(jié)構(gòu)效應(yīng) 217
10.2.4 相圖-多尺度微結(jié)構(gòu)和介觀材料科學 218
10.3 研究現(xiàn)狀、存在問題與發(fā)展趨勢分析 220
10.3.1 計算材料科學 220
10.3.2 材料基因組工程 221
10.3.3 結(jié)構(gòu)-降能關(guān)系和微結(jié)構(gòu)效應(yīng) 222
10.3.4 相圖-多尺度微結(jié)構(gòu)和介觀材料科學 223
10.4 發(fā)展目標 226
10.4.1 計算材料科學 226
10.4.2 材料基因組工程 226
10.4.3 結(jié)構(gòu)-降能關(guān)系和微結(jié)構(gòu)效應(yīng) 226
10.4.4 相圖-多尺度微結(jié)構(gòu)和介觀材料科學 227
10.5 未來5～10年研究前沿與重大科學問題 227
10.5.1 計算材料科學 227
10.5.2 材料基因組工程 228
10.5.3 結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系和微結(jié)構(gòu)效應(yīng) 230
10.5.4 相圖多尺度微結(jié)構(gòu)和介觀材料科學 230
10.6 未來5～10年優(yōu)先研究方向 231
10.6.1 計算材料科學 231
10.6.2 材料基因組工程 231
10.6.3 結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系和微結(jié)構(gòu)效應(yīng) 232
10.6.4 相圖-多尺度微結(jié)構(gòu)和介觀材料科學 232
參考文獻 233
第11章 無機非金屬材料制備科學與技術(shù) 236
11.1 內(nèi)涵與研究范圍 236
11.1.1 陶瓷材料 236
11.1.2 薄膜材料 238
11.2 科學意義與國家戰(zhàn)略需求 239
11.3 研究現(xiàn)狀、存在問題與發(fā)展趨勢分析 241
11.3.1 陶瓷制備技術(shù) 241
11.3.2 薄膜制備技術(shù) 244
11.4 發(fā)展目標 248
11.5 未來5～10年研究前沿與重大科學問題 249
11.5.1 陶瓷制備技術(shù) 249
11.5.2 薄膜制備科學與技術(shù) 250
11.6 未來5～10年優(yōu)先研究方向 252
參考文獻 253