美国材料基因组战略规划关注九大类材料
2015-02-04 20:56 来源：其他
2014年12月4日，美国国家科学技术委员会发布了《材料基因组计划战略规划》，以进一步推动该计划的实施。该规划阐述了在9大类国家关键需求材料中，材料基因组计划能够发挥的作用，以及未来面临的重要科技发展挑战[1]（详见表1）。
此外，该战略规划还综合了材料科学与工程界各方的建议，就联邦机构如何执行材料基因组计划提出的减少和降低新材料从发现到进入市场的时间与成本，给出了指导意见。规划明确了4大机遇关键领域，并提出了22项联邦机构将采取的具体行动。
表1 9大类国家关键需求材料及其未来面临的挑战
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类别 |
科技发展挑战 |
| 生物材料 | 理论和建模工具，动态自组装，再生医学用生物活性材料，生物学互作用材料，新材料新性质的开发策略，生物材料无损表征工具。 |
| 催化剂 | 超越基本理论的建模工具，活性位点与功能计算，先进原位光谱与显微技术，催化剂相关数据库建设，新型催化剂的分子级合成策略，信息挖掘工具，催化性能评估标准。 |
| 聚合复合材料 | 3500 cm3部件的3D成像，测试和模拟数据库，基于分子动力学的化学键模拟和预测，微观结构的定量描述，损伤预测建模，多物理/化学动力学模型，基于快速实验技术的材料性质测量，热残余应变演变模型。 |
| 关联电子材料 | 基于关联效应工具的材料性质预测，多变量优化技术引导新材料合成，材料结构和生长建模，开发10 nm设备制造能力，纳米尺度以上集成系统模型建模，仿真和实验集成，利用氧化物界面工程和缺陷工程技术创造非线性内存设备。 |
| 光子电子材料 | 材料结构与性质预测，小尺度材料电学光学性质建模，基于材料性质与加工数据的整体设备与系统预测模型，从整体台式设计向组件式设计过渡，数据库建设，基于规模数据对器件性质建模和预测。 |
| 储能系统 | 新型高能密度电池系统知识库建设，寻找电池长期失效模式，加快材料和系统创新，通过预测工具加快新材料合成及其与电池系统的整合。 |
| 轻质结构材料 | 合金腐蚀行为及影响定量预测，1 cm3复杂工程合金材料微观结构快速充分表征，10 cm3材料的残余应力场张量快速无损检测，数据库及工具建设，可快速获取大型数据库的桌面分析工具开发。 |
| 有机电子材料 | 分子晶体结构预测，材料性质和行为表征与建模，器件性能的分子级预测，液相制造范式，有机电子与生物界面综合模型，性能不稳定指标开发。 |
| 聚合物 | 介观尺度下结构和性质预测模型，材料层次结构设计，3D结构与动态的实时表征策略，材料性质演化的长时间识别、建模、预测和控制策略，极端环境下材料的计算设计。 |
（姜山 万勇）
[1] A Strategy to Accelerate Cutting-Edge Materials Innovation. http://www.whitehouse.gov/blog/2014/12/04/strategy-accelerate-cutting-edge-materials-innovation.