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这些地矿领域优先发展!国家自然科学基金“十四五”发展规划发布!提出了哪些新要求?

近日,《国家自然科学基金“十四五”发展规划》正式公布规划全文,其中值得注意的是,本次公布了完整的115项“十四五”优先发展领域,鼓励探索和提出新概念、新理论、新方法,促进科研范式变革和学科交叉融合。引导广大科研人员从国家重大需求和世界科学前沿出发,凝练提出并解决科学问题,这对于近几年的国家自然科学基金申请具有重要意义。小编摘抄了其中与矿产、地质、材料学、天文四个板块相关的内容,共18项,供君参考!


一、“十四五”优先发展领域

1、矿业
战略性关键金属资源开发利用基础理论

围绕我国战略性关键金属领域面临的资源处理的复杂性难题,重点研究极端/受限环境关键金属矿采矿,低品位资源矿相转化与金属超常富集,共伴生相似元素深度分离,二次资源绿色循环利用,高纯金属制备与材料加工,冶金过程数字化与智能化,海水中战略关键金属资源的分离提取与利用等,建立关键战略金属资源高效开发-高值利用的理论基础与技术体系。

2、地质
地球系统和资源

1

地球深部过程与动力学


围绕地球深部物质、结构和运动信息,以及地球内部圈层之间的相互作用机理,重点研究全球及典型区域深部物质、结构和运动特征;地球深部与浅表系统互馈机理与效应;大陆岩石圈流变演化及其资源、灾害效应;地幔柱的起源、结构成份及其环境效应;地球深部过程及演变对资源环境的控制机制;板块俯冲起始的关键条件和驱动力;俯冲界面岩石圈流变性质与物质变化;板块物质运动的时间与空间轨迹的精确描述技术与方法;地球内/外核的结构与成分;地核的形成与演化;地球发动机动力学;核幔边界结构与成分,为探索地球深部与表层过程的耦合关系,发现固体地球多尺度运行规律奠定基础。

2

海洋过程与极地环境


围绕海洋多圈层的动力过程、生命、化学过程,特别是深海大洋和极地、陆海交互带对地球系统的调控机制,重点研究海洋动力学及其与生物地球化学、生态过程耦合作用;极地环境快速变化与多圈层相互作用;北极海冰变化与全球气候系统的相互作用;极地冰冻圈快速变化产生的生态环境与重大工程安全;冰盖与冰架热力-动力不稳定性机理;地球南北极与青藏高原气候与环境变化的放大效应机理;深海多圈层物质能量循环及资源效应;高-低纬海洋过程对全球变化的驱动和响应;近海多界面耦合过程;海洋多尺度动力过程与海-气相互作用;深海极端环境下的生命特征、生存极限及适应策略的遗传、生理与生化机制及其结构基础;微生物驱动黑暗深海物质循环、能量流动与生态系统平衡的过程与机制;生命起源及深海生命与地球的协同演化机制;洋-陆边界深部过程及资源效应,为构建海洋多尺度运动理论框架,以及国家陆海统筹、蓝色经济和海洋可持续发展提供科技支撑。

3

地球系统过程与全球变化


围绕地球表层系统各圈层不同时空尺度的演变与运行规律,以及地球系统演变的资源环境效应,重点研究地球多圈层相互作用过程与环境及区域效应;生物与环境协同演化机制;典型地理单元生物地球化学循环与生态、社会和健康效应;地球系统碳转化速率与影响;多尺度气候-水文-土壤-植被耦合机制与模拟;碳循环关键过程对升温和大气二氧化碳浓度的敏感性;人类社会排放、土地利用变化和物质循环等对气候系统的反馈;地表系统对生命支撑要素的承载力;气候变化对自然-社会-经济复合系统风险预估与有序适应;海-陆-气相互作用与数值模拟;陆面模式与碳氮循环过程;新一代气候系统与地球系统模式;地球形变与地壳运动、陆海基准、近地空间天气效应及地球内部质量迁移的综合观测与融合分析,为认知地表过程和气候变化与地球生物和人类社会发展的相互作用关系,预测未来的地球表层过程、生物多样性、资源环境及环境变化趋势提供关键科学证据和理论支撑。

4

资源能源形成理论及供给潜力


面向实现国家资源安全供给和支撑高质量发展目标,重点研究资源形成与富集机理;深层油气勘探理论与技术;天然气水合物开发理论与技术;地球内部有机-无机相互作用及资源效应;圈层物质循环与成矿;全球典型沉积盆地火山热液、缺氧事件和全球性快速气候变化与富有机质沉积体的关系,在常规油气高效勘探、非常规油气资源“甜点区”预测、战略性紧缺矿产资源富集等方面夯实科技创新的基础。

3、材料
新材料及其应用

1

新材料与新结构的力学


面向航空航天、先进制造、新能源等领域对优异力学性能、特殊功能的新材料和新结构的迫切需求,重点研究新材料的本构理论、破坏理论、多尺度力学行为、新实验与计算方法,新结构的力学设计与分析、安全寿命评估、多功能驱动的设计方法、智能技术相结合的分析方法等。

2

量子材料与器件


围绕量子材料制备、物性研究和器件物理中的基础性重大科学前沿问题,重点研究高温超导等强关联体系,非平庸新型拓扑材料,新型磁性、多铁、光电和热电材料,二维材料及其异质结构,复合材料体系、纳米体系和软凝聚态体系等,深入研究新型量子器件物理与技术,发展多体理论与计算方法,为制备新型量子材料、研制新型量子器件提供理论和基础支撑。

3

新材料的化学创制


为满足信息、能源、医学、环境、制造等领域对核心材料和关键技术的需求,重点发展新材料的分子设计与规模制备,全周期可控的材料绿色制备、再生与循环利用的新策略,实现关键材料及相关技术的突破,催生变革性的新产业和新领域。

4

轻质金属材料前沿基础


围绕轻质金属材料强韧化与使役性能综合提高的问题,重点研究镁合金、铝合金、钛合金等轻质金属材料设计、计算及组织性能调控新技术,原材料成分控制、合金变形机制及塑性加工新理论,腐蚀、摩擦磨损和疲劳等使役行为与防护新机理,为构建轻质金属材料体系化自主研制和保障奠定科学基础。

5

面向5G/6G通信的信息功能材料


围绕5G/6G通信用关键高性能材料面临的重大需求,优先发展新一代高性能通讯用低损耗电磁介质陶瓷、精密压电、介电、多铁、半导体等新材料,重点研究材料与器件一体化设计新原理、制备新工艺、器件集成及评估新方法,探索新型通讯器件的新概念,如超构、拓扑、突现等,为发展新一代通讯器件提供理论和技术支撑。

6

生物医用高分子材料基础


围绕高端生物医用高分子材料发展面临的问题,重点研究基础生物医用高分子材料,高分子诊断材料,植入介入高分子材料,药用高分子材料,材料的合成新方法,高分子材料与生物活性分子、细胞和组织之间的相互作用,生物医用高分子材料的多功能协同与集成新方法,有效支撑生命健康领域对高分子材料发展的需求。

7

材料多功能集成与器件设计理论基础


面向人工智能、新能源等战略新兴领域对材料多功能集成的重大需求,重点研究材料多功能耦合与集成新原理,功能集成驱动的材料设计新方法,具有奇异功能组合的新概念材料,多尺度、多维度和多自由度相互作用的材料复合体系,为柔性电子、存算一体、精准医疗和极端环境新能源等领域的材料多功能集成与器件设计提供理论和技术支撑。

4、天文
宇宙动力与地球观测技术

1

暗物质、暗能量以及星系巡天研究


围绕宇宙的起源和演化前沿科学问题,重点研究暗物质和暗能量的本质,宇宙网络中的星系形成与演化,超大质量黑洞的起源与演化。

2

银河系、恒星、太阳及行星系统的多信使探测及研究


围绕和人类密切相关的银河系演化和日地环境等前沿科学问题,重点研究银河系、恒星的形成和演化,行星的宜居性,日冕加热的机制,太阳磁场的产生、储能及释能的物理机制与太阳活动预报,天体空间位置精确测定、动力学和应用研究,引力波、宇宙线、中微子的天体源和产生机制,为解决银河系演化、引力波、太阳活动预报、行星科学、空间目标探测及导航等重大科学问题提供理论和观测基础。

3

近地小行星动力学特性及监测研究


近地小行星的起源与演化、物质组成与结构、动力学性质、辐射特性;近地小行星编目、轨道监测与预报关键技术;近地小行星撞击风险以及对地球环境影响的评估、主动防御关键技术。

4

面向下一代望远镜的关键技术研究


围绕天文精确观测面临的关键技术问题,重点研究大口径光学/红外望远镜及科学探测技术,射电望远镜及科学探测技术,空间望远镜及科学探测技术,为主导建设国家重大天文观测设施、取得重大天文发现提供技术支撑。

5

地球与行星观测的新理论、新技术和新方法


面向地球关键过程或关键组分观测的技术突破与行星探测的科学前沿,重点研究地球与行星物质的物理化学性质和过程的观测技术、实验方法与计算模拟技术;深空、深地、深时、深海和宜居地球探测技术集成;地球科学大数据的分析、同化、融合和共享技术;地球观测和多源数据融合平台构建及关键技术;纳米地球科学与行星地球科学新技术、新方法及相关仪器设备;多尺度、多参数和跨维度综合分析平台;大质量动能撞击小行星动态响应和能量传递规律、近距离核爆对近地小行星的作用机理、非接触式近地小行星引力牵引作用机理及轨道偏移技术,为建立数据-模式驱动的科学研究范式,革新地球系统多圈层定量集成研究手段提供支撑。

6

地球和行星宜居性及演化


围绕地球与行星多圈层系统中物质和能量的耦合演化过程,以及行星宜居环境的形成和演化过程,重点研究宇宙、太阳系起源与演化;日地空间物理与空间大气;行星大气同位素特征及其对宜居性的影响;行星电离层同位素组成与大气逃逸机制;宜居行星物质来源及挥发分演化;行星宜居性演变的关键地质过程制约;地球和行星环境及生命演化;地表环境灾变及其与太阳及行星活动的关系;近地小行星撞击瞬时作用及引发次生灾害、撞击对地球长期影响、进入大气层热力学与动力学过程。为地球与行星科学的发展和创新提供多学科融通视角,开辟有效的研究途径。


二、科学研究基金的背景

国家自然科学基金是20世纪80年代初,为推动我国科技体制改革,变革科研经费拨款方式,中国科学院89位院士(学部委员)致函党中央、国务院建议的。

随后,在邓小平同志的亲切关怀下,国务院于1986年2月14日批准成立中华人民共和国国家自然科学基金委员会。自然科学基金坚持支持基础研究,逐渐形成和发展了由研究项目、人才项目和环境条件项目三大系列组成的资助格局。三十多年来,自然科学基金在推动我国自然科学基础研究的发展,促进基础学科建设,发现、培养优秀科技人才等方面取得了巨大成绩。

面对这样的一份纲领性文件,具有非常大的引导意义;尤其是其系统化的阐明了国家自然基金在十四五这 5 年期间的发展理念与路径。整个规划的理念概况为9个字:“新要求、成体系、推变革”。

同时通过理顺整个规划脉络,都是在围绕这样一个中心问题:国家自然科学基金委如何适应新时代对基础研究提出的新要求?对于广大申请人来说,无论是学科优先发展领域,还是重点学科发展战略都与申请切身相关,这些是需要重点关注的内容。

大背景

当前,我国进入新发展阶段,需要坚持新发展理念,构建新发展格局。其中一个关键在于要增强创新的自信心,抢抓新一轮科技革命和产业变革的重大机遇,面向世界科技前沿、经济主战场、国家重大需求、人民生命健康,加快走出一条从人才强、科技强到产业强、经济强、国家强的创新发展新路径,加快跻身创新型国家前列,建设世界科技强国。

在新时期,实施更加开放包容、互惠共享的国际科技合作战略,推动实现联合国可持续发展目标,助力构建人类命运共同体。

小背景

国家自然科学基金委员会国际合作局与科学技术部外国专家服务司于 2020 年初签署工作备忘录,确定联合开展自然科学基金外国青年学者研究基金项目。

从 2020 年开始,同层次不同申请的大框架下,杰青、优青放开国籍限制、向外国学者开放,实施杰青经费包干制;

2021年,召开国家自然科学基金可持续发展国际合作科学计划科学专家组会议;形成了第一轮合作的详细科学问题和项目指南建议稿,提出了拟接触联系的境外资助机构和国际组织,以及联合资助方式等。

2022年,可持续发展国际合作科学计划2022年度项目指南持续发布。

当前虽然全球受疫情影响,但科学研究的国际合作从未停止;尤其是以国家自然科学基金委主导的国际合作项目类型,在相关指南发布的频率与力度上仍保持较好的状态。尤其是新时期国自然基金委主导的这项国际合作计划(可持续发展国际合作科学计划),对于构建完善交流合作研究机制以及加强与各国政府、地区组织、科学共同体的沟通协作,具有重大意义。

对于申请人来说,应加强对国际合作研究的重视;积极寻找合适的科研国际合作伙伴。这类项目在实际申请中,低于200万以下的类型往往不计入限2项;具有现实申请价值;同时国际合作亦不属于三个层次资助格局中,在满足条件,各个层级申请人均具有获批的可能,甚至于良好的合作方能成为申请人项目立项的“加分项”。申请人要尤其是重视可持续发展国际合作科学计划,预期将在2023年有更多的项目指南发布。

对于依托单位来说,要重视引才拓展的角度,在外国学者的引进后:除了常规项目申请外,要引导重视外国学者研究基金项目的申请。外国青年学者在2022年改革后,已经成为覆盖全年龄段、多层次的外国人才资助计划。

当然,还有很多其他的内容,例如:加大对基础科学软件研究的投入,加强新型科研仪器研制的投入,研发跨越多个时间、空间尺度和极端条件下能精确测量不同物理化学性质的新方法和新工具;促进数据资源、仪器设备的公开共享,促进基础研究和科研仪器研制的协同;长期稳定支持一批在基础研究领域取得突出成绩且具有明显创新潜力的青年科技人才和领军人才;在各类项目中,进一步支持青年人才承担重任;合理设置青年科学基金、优秀青年科学基金和国家杰出青年科学基金等人才类项目的资助规模,加大对各学科领域各年龄段优秀人才的支持力度等等。

其实在科学基金深化改革的背景下,“十四五”期间科学基金仍然会不断的完善。在接下来的重要旅程中,预期科学基金将会得到持续的优化改革。

来源:国家自然科学基金委员会

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