973项目申报书——2011CB706700-G光学自由曲面制造的基础研究
973项目申报书——2011CB808700-G若干功能体系的定向设计与构筑
973项目申报书——2011CB808700-G若干功能体系的定向设计与构筑预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制项目名称：若干功能体系的定向设计与构筑首席科学家：于吉红吉林大学起止年限：2011.1至2015.8依托部门：教育部中国科学院二、预期目标项目的总体目标：本项目的研究目标是揭示若干功能体系定向设计与构筑中的一些基本规律及原理，进一步发展定向设计与构筑的一些新理论、新方法、新路线。
在此基础上，解决功能体系定向设计与构筑的关键科学问题。
通过项目的实施，提升我国化学学科前沿科学研究水平和国际地位，培养一批高层次的研究人才，形成在国际上有重要影响的研究群体和基地，为促进化学以及信息、环境、能源、材料、农业及生命等领域的迅速发展提供相关科学基础。
五年预期目标:I．揭示功能体定向设计与构筑的一些基本规律和原理：（1）分子在表界面的自组装规律和基本原理（2）表界面结构与电子性质的构效基本规律（3）多孔结构选择性构筑及合成反应规律（4）金属价态、基元构型、边臂协助的功能作用规律（5）共价键选择性构建规律II．发展功能体系定向设计与构筑的一些新理论、新方法、新路线：（1）功能分子表界面有序结构调控的新方法（2）光电与催化功能体系化学调控的新方法（3）特定孔道结构设计与定向构筑的理论方法（4）高选择性构建共价键的理论和新方法III．构筑一些新型功能材料：（1）基于微纳多级有序结构光电极和新型有机光电功能材料的太阳能电池和光电传感功能材料（2）性能优良的光电磁功能配合物材料（3）性能优良的生物质转化催化剂(4）具有高效催化与吸附分离功能的多孔材料（5）具有高效催化功能的金属有机化合物材料通过本项目的实施，形成在国际上有重要影响的研究群体和基地，培养一批高层次研究人才，其中包括5-10 名国家杰出青年基金获得者或长江特聘教授，取得诸多具有国际先进水平的标志性研究成果，发表影响因子3.0 以上的SCI 检索论文300 篇左右。
973项目申请书：数字化制造基础研究
项目名称：数字化制造基础研究首席科学家：丁汉华中科技大学起止年限：2005-12-1依托部门：教育部湖北省科技厅一、研究内容数字化制造已成为推动21世纪制造业向前进展的主流，其重要特点表此刻：制造装备的自律性和自适应性；制造进程的可预测性和可控性；制造系统的可保护性和制造信息的可重用性。
结合国家制造业的重大需求和数字化制造的进展趋势，本项目以制造装备高精度数字化操纵及大惯量大行程高精度同步操纵、制造进程的物理场多尺度数字仿真、复杂曲面数字化周密加工、多源多工序制造质量操纵、制造执行进程决策与优化等数字化制造关键共性技术为冲破口，本项目围绕以下三个重要科学问题展开研究：科学问题之一：数字制造装备的动态行为与性能演变规律在能源、运载、国防等领域，需要制造大型、薄壁、复杂、难加工材料的周密零件，对制造装备的精度、效率、靠得住性等性能指标提出了更高的要求。
如加工直径8米、重达100吨舰船用螺旋桨的大型车铣复合加工机床，结构超级复杂（要求七轴五联动），行程范围高达10米，加工精度高。
又如我国目前用于航空、航天、国防等行业锻造大型构件的3万吨模锻水压机，其活动横梁自重2100吨，行程1830毫米，要求全行程位移误差小于。
在高速、高加速度、大载荷、大位移等超级规工况下，摩擦、振动、冲击、变形、结构间隙等非线性因素将直接阻碍装备的动力学行为，使装备的性能发生转变，对现有的操纵理论和方式提出了极大的挑战。
别离以高性能数控机床和巨型周密模锻水压机两类典型数字制造装备为对象，研究数字制造装备在复杂工况和运行状态下的动态行为和性能演变规律，为设计新型数字装备和数控系统提供理论依据和技术基础，要紧研究内容包括：1) 高速数控机床动态行为演变及其高精度操纵随着高性能数控机床精度、效率愈来愈高，高速、高加速度和变加速度成为数控机床动态行为的要紧表现形式，机床的力学特性（如结构、间隙、动静刚度、摩擦特性、振动、噪声、非线性时变载荷等）、热学特性（如热变形、热稳固性等）、和力、热耦合特性对机床的加工质量和效率产生显著阻碍。
973项目申请书通用7篇
973项目申请书通用7篇（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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973计划2011年项目清单
2011CB301800 表面等离子体超分辨成像光刻基础研究 2011CB301900 半导体固态照明用超高效率氮化物 LED 芯片基础研 究
中国科学院光电技术 中国科学院 研究所 南京大学 教育部
2011CB302000 II 族氧化物半导体光电子器件的基础研究 2011CB302100 微纳光机电系统的仿生设计与制造方法 2011CB302200 网络海量可视媒体智能处理的理论与方法
2011CB504500 感音神经性聋发病机制及干预措施的基础研究 2011CB504600 近视发病机理及干预的基础研究 2011CB504700 重要病毒跨种间感染与传播致病的分子机制研究
中国科学院微生物研 中国科学院 究所
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项目编号
项目名称
项目首席 科学家 刘奋勇 金奇 王庆国 朱兵 段金廒 王琦 林均品 徐坚 杨玉良 熊翔 闻海虎 李伯耿
2011CB403500 南海海气相互作用与海洋环流和涡旋演变规律
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项目编号 2011CB403600
项目名称 中国近海水母暴发的关键过程、机理及生态环境效 应
项目首席 科学家 孙松 余争平 邬堂春 刘德培 贾伟平 王晓民 尚永丰 曾益新 段树民 李华伟 瞿佳 高福
项目第一承担单位 中国科学院海洋研究 所
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项目编号
项目名称
项目首席 科学家 余木火 顾忠伟 谢建新 杨锐 谭建荣 王煜 房丰洲 丁汉 郑小平 张军 张良培 舒歌群 袁士义
项目第一承担单位 东华大学 四川大学 北京科技大学 中国科学院金属研究 所 浙江大学 西安交通大学 天津大学 华中科技大学 北京化工大学 北京航空航天大学 武汉大学 天津大学
2011CB100100 主要粮食作物骨干亲本遗传效应和利用的基础研究 2011CB100200 水稻高产、优质等重要性状的分子机制和设计育种 研究
973申请书
项目名称：宽光谱高效薄膜太阳电池的基础研究首席科学家：XXX起止年限：2011.1至2015.8依托部门：中国科学院二、预期目标项目总体目标面向国家对洁净能源的重大战略需求，选择具有材料丰富、环保和良好研究基础的高性价比薄膜太阳电池为突破点，通过深入研究，将在以下方面获得突破性进展，达到国际领先或先进水平，使光伏发电在国家能源布局中占有重要地位。
前沿的基础研究成果本项目将发展高稳定、宽光谱吸收的高效电池用关键材料，全面揭示电荷分离、输运和复合机理，建立高效宽光谱薄膜电池光管理的理论模型，宽谱高效薄膜电池设计模型，深刻认识实用化电池中效率与稳定性的内在联系，揭示工作环境对组件性能的影响机制，为真正实现薄膜太阳电池的大规模光伏发电应用，提供科学依据和技术基础。
高水平技术研究成果探索研究拥有自主知识产权的高效染料敏化太阳电池制备技术，效率高于15%；研发面积大于300cm2，效率达10%的染料敏化太阳电池组件及产业化制备关键技术，获得使用寿命20年以上制备技术路线。
研发基于全光谱利用的新型硅基薄膜吸收材料体系和宽光谱新型透明导电薄膜，探索研究具有自主知识产权的全光谱高效硅基薄膜叠层太阳电池制备技术，效率高于15.5%，提供可实现产业化的技术方案。
培养和造就一批年富力强薄膜太阳电池领域的学术带头人和高素质研究团队，提高我国在薄膜太阳电池领域的科学研究水平和技术创新能力，建立有国际影响力的研究平台，满足节能减排重大国策及可再生能源普及应用的重大需求。
五年预期目标(1) 利用自主知识产权的纳米结构和有机光电功能材料实现转换效率达15%的染料敏化太阳电池，实现基于凝胶电解质电池转换效率达13%的染料敏化太阳电池和基于有机空穴传输材料转换效率达8%的全固态染料敏化太阳电池。
(2) 建立染料敏化太阳电池微观尺度界面电荷转移、复合及传输的完整动力学模型，为提升器件效率提供理论指导。
(3) 完成电池组件制备中关键设备的研制，获得使用寿命20年以上，工业制作成本低于0.5美元/峰瓦的染料敏化太阳电池组件技术路线（面积大于300cm2，效率达10%）及产业化制备关键技术。
2015年纳入973计划(含重大科学研究计划)结题验收项目清单
人多能干细胞多能性维持和发育潜能差异的 系统研究
康九红
2011CB965300
干细胞分化与重新编程中蛋白质的结构与功 能研究
2011CBA00300 全量子网络
2011CBA01000
诱导多功能干细胞（iPS）猪与小型猪疾病 模型
孙方霖 姚期智 刘忠华
孟安明
2011CB944500
雌性生育力维持调节机制研究及生殖资源库 建立
乔杰
2011CB944600
植物减数分裂过程中染色体相互作用的分子 机理
马红
2011CB946100 胸腺的起源、发生、维持与退化
2011CB952000
大尺度土地利用／覆盖变化对区域气候影响 的研究
张毓 郭维栋
2011CB965100
庞雄奇
2011CB201200 深部煤炭开发中煤与瓦斯共采理论
谢和平
2011CB201300
中低阶煤分级转化联产低碳燃料和化学品的 基础研究
刘振宇
2011CB201500
可燃固体废弃物能源化高效清洁利用机理研 究
严建华
2011CB301700
超高速低功耗光子信息处理集成芯片与技术 基础研究
陈建平
2011CB301900
2011CB932500
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
功能导向的纳米超分子组装体结构调控与可 控制备
刘育
2011CB932900
新型图像传感器及并行图像处理芯片的研究 与集成
2011CB933000 碳基无掺杂纳电子器件和集成电路
2011CB933300
基于纳米结构的新型柔性纤维基可编织光伏 器件重要基础问题研究
郑厚植 彭练矛 邹德春
中枢神经损伤修复与功能重建中胶质细胞的 作用及意义
973项目申报书——2009CB930700-基于表面等离子体共振的新纳米结构体系和传感器
项目名称：基于表面等离子体共振的新纳米结构体系和传感器首席科学家：徐红星中国科学院物理研究所起止年限：2009.1至2013.8依托部门：中国科学院一、研究内容拟解决的关键科学问题：本项目的主要任务是通过优化表面等离子体共振性质的新纳米结构体系，研究光、分子和金属纳米结构之间相互作用的机制和相关表征新技术，进而发展新一代超灵敏表面等离子体共振传感器和表面增强光谱传感器，为我国研发具有自主知识产权的相关传感器和分析测试仪器打下坚实基础。
为此，我们需要解决的关键科学问题包括：1. 新纳米结构体系的表面等离子体光子学研究的关键科学问题（1）目前所大量研究的是一些常见金属纳米结构的特定的表面等离子体特性，但是如何可以控制金属纳米结构的生长或组装，以实现可设计的表面等离子体特性；（2）表面等离子体共振激元在严格意义上是如何产生、演化、传导和衰减的；（3）表面等离子体激元是一个天然的光电混合体系，它不仅伴有电荷的转移，也有能量的转移，若再考虑与探测分子的相互作用，如何理解和揭示复杂的电荷和能量转移机理。
2.表面增强拉曼散射和表面增强荧光研究的关键科学问题（1）SERS基底材料的拓展。
虽然已经从金、银和铜拓展到其它过渡金属体系，但是如何进一步拓展至极其重要的硅及其它半导体材料仍极具挑战性；（2）SERS技术的拓展。
发展超高灵敏度的SERS传感器和分子器件的关键基础之一是建立具有极高SERS活性的可控纳间隙结构和相应表征技术；（3）SERS 理论的发展。
迄今对光、分子和纳米结构三者相互作用的理论模型和计算方法尚未建立，综合考虑物理和化学增强机理的统一SERS理论亟待发展；（4）金属纳米结构对荧光的作用既有增强又有淬灭，这是一对矛盾，如何突出荧光增强的效应或者抑制淬灭的效应；（5）荧光的表面增强效应只作用于离金属纳米结构很近的分子，在传感器应用上受到了金属纳米结构本身的巨大限制，如何设计合理的金属纳米结构体系来高效地、稳定地、可控地探测目标分子。
973计划前期研究专项课题申请书-格式- 国科函〔〕号
973计划前期研究专项
课题申请书
课题名称
申请人
所在单位
推荐部门
申请日期
中华人民共和国科学技术部
填写说明
1、填写前请认真阅读申请书内容。
所填写的各项内容，必须真实。
文字表达要简洁、明确、严谨。
2．外来语要同时用原文和中文表达。
第一次出现的缩写词要注出全称。
3．申请书为A4幅面，双面打印，用仿宋小四号字。
4．如申请者所在单位是省部共建国家重点实验室培育基地，则封面“所在单位”填写为“实验室（所在单位）”，例如，XX省XXX 重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地（XX大学）。
5．基本信息表中主要学术骨干应含课题申请人信息。
一、基本信息表
二、立项依据
三、研究现状和发展趋势
四、拟解决的主要科学问题和主要研究内容
五、课题预期目标
六、总体研究方案
七、现有工作基础和条件
八、研究队伍
九、申请者承担项目的情况
我保证以上所填内容完全属实，若有虚假，本人将负全部责任。
申请人签字：年月日十、经费预算
金额单位：万元
十一、审查意见。
973计划项目申请书编写提纲
９7３计划项目申请书编写提纲项目摘要(1,00０字左右）简述项目所面向的国家重大需求、拟解决的关键科学问题、主要研究内容和目标、课题设置。
申请书正文(30,000字左右)一、立项依据项目所面向的我国经济、社会、国家安全和科学技术自身发展的重大需求,项目研究的科学意义，对解决国家重大需求问题的预期贡献等。
二、国内外研究现状和发展趋势国际最新研究进展和发展趋势，国内研究现状和水平，在相关研究领域取得突破的机遇等．三、拟解决的关键科学问题和主要研究内容详细阐述围绕国家重大需求所要解决的关键科学问题的内涵。
主要研究内容要围绕关键科学问题,系统、有机地形成一个整体来详细阐述,重点要突出，避免分散或拼盘现象。
四、总体目标、五年预期目标总体目标和五年预期目标应从对解决国家重大需求的预期贡献,在理论、方法、技术等方面预期取得的进展、突破及其科学价值，优秀人才培养等方面分别论述.五年预期目标要求有较为具体的量化考核指标。
五、总体研究方案结合主要研究内容阐述学术思路、技术途径、与国内外同类研究相比的创新点与特色、取得重大突破的可行性分析等.六、课题设置围绕项目预期目标明确研究重点.项目只设置课题,课题下不设置子课题.课题数一般不超过8个；每个课题的承担单位不超过２个.说明课题设置的思路、各课题间的有机联系以及与项目预期目标的关系;详细、具体叙述各课题的名称、主要研究内容和目标、承担单位、课题负责人及主要学术骨干和经费比例等。
七、科学数据汇交计划对项目实施过程中产生的原始性观测数据、实验数据、考察数据、统计数据等科学数据，提出汇交计划.若没有,则填写“无”。
八、现有工作基础和条件１)主要优势单位已具备的相关研究工作基础及在“九五"、“十五"期间承担国家科技计划如攻关计划、86３计划、攀登计划和国家自然科学基金重大、重点项目中获得经费情况,取得的工作进展及在国内、国际上的水平，与有关科技计划在研项目的关联和衔接等。
科技部基础研究司关于973计划重大科学问题导向项目申报的通知
科技部基础研究司关于973计划重大科学问题导向项目申报的通知文章属性•【制定机关】科学技术部•【公布日期】2010.10.11•【文号】国科基函[2010]20号•【施行日期】2010.10.11•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】基础研究与科研基地正文科技部基础研究司关于973计划重大科学问题导向项目申报的通知（国科基函〔2010〕20号）各有关单位：973计划和国家重大科学研究计划将根据其定位，在“十二五”期间紧密围绕国家重大需求凝练科学问题，突出研究目标。
一方面，各领域将加强科学问题的针对性；另一方面，将围绕若干重大科学目标，组织实施重大项目。
经前期“十二五”规划战略研究，973计划专家顾问组、领域专家咨询组初步酝酿提出了一批重大科学问题，今年拟选择“新型高温超导材料和物理研究”等9个方向（附件1）予以试点启动。
其中，新型高温超导材料和物理研究、量子芯片和全量子网络、人类智力和创造力的神经基础、突破22纳米特征尺寸的集成电路新原理与新技术、替代贵金属的纳米催化材料、高效低成本新型光伏材料与器件等6个重大科学问题将依托现有在研的973计划重大项目和国家重大科学研究计划项目进行重组。
具体工作另行部署。
人工合成生物体系、诱导多功能干细胞（iPS）猪与小型猪疾病模型、非编码RNA与干细胞命运调控等3个重大科学问题按照973计划管理办法的具体要求组织申报、评审。
请针对相应的主要研究内容，组织提出项目申报，也可结合现有项目提出申请（项目申请书编写提纲、申报要求请见附件2、附件3）。
上述项目拟于今年启动，受理日期为10月25日17：00前，请各单位做好申报工作，逾期不予受理。
咨询电话：************58881073 58881557 58881076受理部门：科技部基础研究管理中心传真：************电子邮件：***************.com附件：1. 973计划重大科学问题2. 项目申请书编写提纲3. 项目申报要求科技部基础研究司二〇一〇年十月十一日附件1：973计划重大科学问题1、新型高温超导材料和物理研究（依托现有项目重组）研究内容：研究并提出非“电-声子耦合”的全新型超导配对机制，发现新型超导材料体系，突破77K液氮温度下应用瓶颈。
国家高技术研究发展计划(863)项目课题申请书【新版精品资料】
申请受理编号：密级:国家高技术研究发展计划（863计划）项目课题申请书技术领域名称：项目名称：课题名称：依托单位：申请负责人：中华人民共和国科学技术部二〇年月日==============================专业收集精品文档=============================填写说明一、请严格按照表中要求填写各项.二、项目课题只能由法人提出申请,法人是当然的课题依托单位,且须指定一名自然人担任课题申请负责人。
课题申请负责人在该课题批准后的实施过程中,是该课题的课题组长.每个课题申请只能有一个课题申请负责人和一个依托单位,课题的协作单位不超过5家。
三、申请书中第一次出现外文名词时，要写清全称和缩写,再出现同一词时可以使用缩写.四、组织机构代码是指课题承担单位组织机构代码证上的标识代码,它是由全国组织机构代码管理中心所赋予的唯一法人标识代码。
五、课题依托单位的管理员用户需在审核意见中填写依托单位负责人姓名，并经征求协作单位意见后填写协作单位负责人姓名，提交国家科技计划项目申报中心后，即视为审核意见有效。
==============================专业收集精品文档=============================一、基本信息==============================专业收集精品文档===========================================================专业收集精品文档=============================二、课题组主要研究人员情况(本部分字数要求3000字以内)==============================专业收集精品文档===========================================================专业收集精品文档===========================================================专业收集精品文档===========================================================专业收集精品文档=============================三、课题情况（本部分字数要求20000字以内）==============================专业收集精品文档===========================================================专业收集精品文档===========================================================专业收集精品文档===========================================================专业收集精品文档=============================四、课题依托单位及协作单位情况（本部分字数要求5000字以内）==============================专业收集精品文档===========================================================专业收集精品文档=============================五、附件==============================专业收集精品文档===========================================================专业收集精品文档===========================================================专业收集精品文档=============================七、声明本课题申请负责人及依托单位承诺：课题申请书中所有信息真实准确。
973计划项目申请书范文
973计划项目申请书范文作为国家科技部的重大科研项目之一，973计划项目旨在推动我国重要科学问题的探索与解决，促进国家科技创新能力的提升，对于我国科技创新发展具有非常重要的意义。
因此，对于想要申请973计划项目的研究团队来说，编写一份完整且优秀的申请书显得尤为重要。
下面将结合实例，就申请书的写作方法、内容要点进行介绍。
一、项目背景与意义项目背景主要阐释该项目所研究的问题或领域的发展历程和存在的问题，出现了什么新的情况，需要进一步开展哪些研究以促进相关领域的发展。
例如：本项目主要研究观测到的全球变暖现象与人类活动之间的关系，并探究可能的应对措施。
虽然已经有很多研究表明人类活动引起的温室气体排放已成为全球变暖的主要原因，但我们仍需要更全面深入的了解和解决存在的问题，以便最大限度地减缓全球变暖的趋势并保护生态环境。
二、研究目标与内容研究目标是指研究小组期望达到的目的或预期成果，应该具体可行且与项目背景联系紧密。
研究内容则是更加详细的阐述研究的具体内容、研究方法和研究步骤等。
例如：本项目的主要目标是探究人类活动与全球变暖之间的关系，包括人类活动所引起的温室气体排放与其他环境因素的相互作用等。
研究内容包括对全球气温、海平面等指标的监测，对不同地区特定问题的专项研究，开发出可持续发展、环保的新技术等。
在研究方法上，将采用数值模拟、实验室测量和野外调查等手段进行研究，并基于研究成果提出可行的对策和应对措施。
三、研究团队和研究方法在研究团队方面，申请书要说明研究人员的背景、经验和研究成绩，以此体现研究团队的实力和研究基础。
在研究方法方面，则要说明研究方法的可行性、可操作性和效率，并指出研究方法的优越性和创新性。
例如：本项目的研究团队是由自然科学和社会科学领域的专家学者组成，具有丰富的科研经验和荣誉。
其中XX博士曾获得国家自然科学基金一等奖，YY教授在环保领域拥有广泛的影响力和认可。
在研究方法方面，我们将建立一个完整的数据采集和处理系统，同时结合现有模型进行数值模拟实验，有系统地记录和分析相关变量的变化规律，以及采集现场数据进行验证。
973项目申报书模板3
项目名称：高效低成本直接太阳能化学及生物转化与利用的基础研究首席科学家：郭烈锦西安交通大学起止年限：2009.1至2013.8依托部门：教育部一、研究内容1、拟解决的关键科学问题本项目拟解决的核心及关键科学问题主要包括两个层面：第一、太阳能制氢催化材料的定向筛选、优化及与之匹配的制氢反应体系构建，制氢反应过程的多尺度表征；第二：直接太阳能化学及生物制氢系统各部件的匹配耦合原则、安全稳定运行理论及其高效低成本化途径研究。
2、主要研究内容针对关键科学问题一，本项目主要研究内容包括：1）可见光响应催化剂的可控合成、性能优化及多尺度表征；2）光化学反应过程中光生电子、空穴激发、迁移、转化过程的调控规律及谱学分析；3）无机牺牲剂、有机牺牲剂、天然海与及盐湖卤水、纯水及硫化氢等五类高效光催化制氢反应体系与催化剂的高效匹配及其反应动力学；4）太阳能热化学转化过程反应机理及功能材料（含催化剂）的设计、筛选、优化、制备与表征；5）光生物产氢代谢机制研究、基因测序及其产氢关键功能基因调控；6）模拟酶转化—光系统II放氧酶和氢化酶的结构与功能模拟。
针对关键科学问题二，本项目主要研究内容包括：1) 太阳能多光谱聚光、吸热与反应器等部件和系统的高效低成本化设计理论；2) 太阳能多光谱传播、分布及其与多相流动、传热传质和化学、生物反应耦合的过程规律与调控特性；3) 太阳能高效存储与释放理论及低成本化实用途径研究。
二、预期目标1、总体目标本项目将以高效低成本的直接太阳能光、热化学及生物转化与利用为目标，解决高效、低成本、直接太阳能制氢的核心关键科学问题。
重点研究高效低成本制氢催化剂及微生物的定向筛选、优化与调控及与之匹配的反应溶液体系的构建，制氢反应动力学及过程的多尺度表征与谱学分析；研究直接太阳能化学及生物制氢系统内各环节各部件的匹配与耦合原则、安全稳定运行理论及其高效低成本化途径等基础科学问题，建立直接太阳能高效、低成本地转化为氢能及其它能源产品的新方法、新体系。
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项目名称：光学自由曲面制造的基础研究首席科学家：房丰洲天津大学起止年限：2011.1至2015.8依托部门：教育部天津市科委二、预期目标（1）总体目标针对国家发展的重大需求对光学自由曲面制造技术的要求，深入研究并解决光学自由曲面制造中的重大关键基础科学问题，揭示自由曲面成型过程中纳观尺度材料迁移新理论，掌握和研究光学自由曲面高效、纳米级精度加工工艺技术及装备的共性基础问题，发展具有自主知识产权、具有国际先进水平的高精度、可控面形的光学自由曲面加工技术，培育我国光学自由曲面加工领域在国际上具有重要影响的学术带头人和创新团队，推动我国制造技术基础理论研究，确立在光学自由曲面制造领域国际竞争中的优势地位，增强光学自由曲面核心关键器件自主创新能力，并将光学自由曲面制造理论向更多领域纵深发展，推动我国科技进步。
（2）五年预期目标在理论研究方面：解决光学自由曲面制造中的关键科学问题，为实现高精度、高效率和高可靠性的光学自由曲面制造技术与装备提供理论基础，跻身于国际制造科学研究领域的前沿。
•揭示光学自由曲面加工装备多体多态动力学行为与精度稳定性的映射规律、时变工况激励下控制系统与机械结构耦合动态特征对加工精度的扰动规律，建立几何/物理/材料关联约束条件下光学自由曲面的空间机构构型创新设计与优化理论；•揭示光学自由曲面非均匀变流向纳观材料迁移规律，建立曲面成形过程中跨尺度材料特性演变、表层及近表层材料结构变化等基础理论；•揭示光学自由曲面物理再构过程中加工工具在力、热和化学等多场耦合环境下与加工材料之间相互作用和微观力学行为，建立加工工具的失效形式及其加工性能的演变理论；•揭示多物理场辅助下纳米切削行为、离子注入表面改性后的硬脆材料切削规律，建立工具磨损抑制及材料学分析测试理论。
在技术应用方面：通过本项目研究，在若干关键技术上取得源头创新成果，提升我国光学自由曲面制造装备及关键应用零部件的制造水平。
•设计光学自由曲面离轴三反望远光学系统，并完成系统中自由曲面器件的制造和装配，系统视场角达到50 º－60 º以上，成像质量接近衍射极限，同时解决子午与弧矢面间放大倍率的不一致问题；•实现光学晶体复眼结构器件（材料为ZnS/ZnSe）的设计及加工，具体技术指标为：单元尺寸≤10mm，单元数量>40个，整体尺寸<150mm，面形精度PV<10um，表面粗糙度Ra<8nm；实现下一代IC装备SMO光源系统中核心光学自由曲面非球面微透镜阵列（材料为光学玻璃/塑料）的设计及加工，具体技术指标为：透镜口径<150mm，单元尺寸≤1mm，单元数量>50个，面形精度PV<8um，表面粗糙度Ra<10nm；•突破纳米级刃口微刀具创成技术难题，实现纳观材料迁移机理验证，完成圆弧、直线、锯齿、尖角等典型刃口半径在30nm以下微刀具；•突破加工工具磨损抑制技术难点，为光学自由曲面加工提供先进工具和加工液，建立多物理场辅助切削在线实验装臵和材料学分析测试平台；•突破原位测量系统设计和装配技术难题，建立激光干涉接触式探针测量和多功能集成柔性光学式原位测量系统，量程为150mm，测量分辨率达20nm，测量精度0.3um，实现光学自由曲面的测量、分析和质量控制；•构建光学自由曲面建模与光学特性评价平台、加工质量综合评估与控制平台，建立光学自由曲面形成过程的智能仿真与表面质量数字化评价体系，实现零部件的高效制造与性能定量预测。
在论文与人才培养方面：本项目研究过程中，拟发表论文200-240篇，其中三大检索收录论文占80%，申请专利10～20项；组织高水平的国际会议2~3次；形成具有重要国际影响的光学自由曲面制造技术研究队伍；涌现出一批优秀中青年人才，包括国际前沿学术带头人1～2人；培养博士生、硕士生50-80人。
三、研究方案光学自由曲面制造的关键技术中提炼出共性科学问题，分别从曲面建构、物理再构和精度改善三方面进行研究。
在研究方法上，通过理论与实验的紧密结合，将理论研究、技术开发和应用示范相结合，揭示材料在纳米尺度下相互作用的规律，建立光学自由曲面制造理论基础和关键技术平台，其成果适合应用于其他重大需求领域。
曲面建构：分析光学自由曲面的应用要求，借助光学理论将要求指标化，转换为具体的光学性能参数。
依据应用范围分为非成像和成像光学器件，结合计算机图形学进行光学性能参数和空间表达映射理论的分析。
针对非成像光学器件，利用非成像光学理论中的光学扩展量守恒定律和边缘光线原理，借助微分几何理论确定光学性能和空间表达的离散型映射模型；针对成像光学系统，建立自由曲面的直接光线追迹模型，综合多目标评价函数进行模型参数的最优化求解。
采用NURBS重构方法建构曲面型映射模型，重点考虑表达方式的一致性、高阶误差评定、空间特征解析等理论，进行空间表达的高精度建构、转型和特征解析。
结合以上研究成果和具体应用实例，建立光学自由曲面建模和光学特性评价体系及平台。
物理再构：建立几何/物理/材料（GPM）三元关联约束的多维集成光学自由曲面制造装备结构设计与开发理论，建立光学自由曲面加工精度关于加工装备多体多态动力学行为的反推演模型，研究提高精度稳定性的多态联合补偿策略。
基于光学自由曲面空间表达和空间特征解析理论，结合物理再构的运动学机制，实现加工区域划分策略和变行距轨迹及无缝衔接轨迹规划，并分析工具干涉检验与防干涉运动策略。
提取耦合动态特征对加工精度的扰动规律，建立基于耦合动态特征的控制参数与机械结构逆向优化匹配理论，研究控制参数的优化匹配对加工精度的调控机制。
综合以上研究成果及工艺试验结果，建立光学自由曲面智能成型仿真与表面质量数字化评价体系。
精度改善：该方面是本项目的研究重点之一，光学自由曲面的精度改善体现在表面质量和面形精度两个方面。
在表面质量的改善方面，重点依赖对纳观材料迁移行为和界面作用机理的透彻解析。
利用第一性原理和基于密度泛函平面波赝势方法，建立不同材料原子间的相互作用势能函数，进行纳米尺度材料迁移的分子动力学模拟，并通过桥尺度函数与利用连续域的离散单元方法的宏观模型仿真联合，获取成形过程中的宏观和微观物理信息，建立纳观非均匀变流向材料迁移理论。
利用现代摩擦学的理论与方法，进行纳观尺度的工具磨损机理的研究，分析多场耦合环境中加工工具与加工材料相互作用与微观力学行为，提出采用基于固结磨料化学机械磨削原理的光学自由曲面超精密加工新方法，利用加工过程中化学和机械复合作用实现高精度高表面质量表面的加工。
针对常用的硬脆性材料，采用多物理场辅助与离子注入表面改性技术，进行工具磨损抑制效应分析。
利用聚焦离子束进行纳米刃口工具的制备，完全符合模拟过程中的工具尺度，并采用锥面成形途径实现纳观材料迁移行为的分析验证。
同时辅以各种显微结构表征手段（如原子力显微镜、显微拉曼光谱分析等）对材料成形过程中表面/近表面微观结构的影响规律进行检测和观察。
原位测量系统的应用和补偿技术的开发是面形精度提高的重要手段。
利用激光干涉传感和激光共聚焦传感技术实现原位系统开发，建立测量方法及系统装配的精度模型，提高大量程原位测量系统的精度和稳定性，搭建光学自由曲面质量综合评估与控制平台，实现面形精度的评价和补偿。
以上立体布局使本项目研究方向构成一个整体，各研究方向较强的有机联系，有助于课题间交叉联合和项目持续推进，使研究向纵深发展。
四、年度计划一、研究内容光学自由曲面制造已成为提升国家经济发展的重要支撑技术，结合国家发展的重大需求和光学自由曲面制造的发展趋势，本项目以光学自由曲面空间构建与物理再构理论、再构过程的多态量耦合影响机制、纳米尺度多物理场材料成形机理、面形原位测量评价及面形可控工艺等关键共性技术为突破口，本项目围绕下列三个重要科学问题展开研究：1. 光学自由曲面性能要求与空间表达的映射规律及物理再构光学自由曲面给光学设计人员提供了很大的设计自由度，随着现代光学、生物医学、能源、通讯及微电子等领域应用需求的不断提高，新一代结构复杂的光学自由曲面也被纷纷提出。
设计的复杂性和随意性使其异于已有的传统光学器件，传统空间表达方式已很难胜任新型光学自由曲面描述。
这种面形的复杂性和高精度要求也给制造过程带来了众多工艺难点，同时，带来了至今仍无完善理论来系统解释的新现象，对先进制造领域提出了极大的挑战。
需要将机械学与数学、物理学、化学、计算机图形学、材料学等领域知识有机地结合起来，探索光学自由曲面制造中的性能要求和空间表达新规律，提出适应于应用需求变化的空间变化新方法，创建物理场复合作用机理以及物理再构的新原理和新工艺。
主要研究内容：①光学自由曲面形态学演变与空间表达新方法光学自由曲面的空间表达是制造过程中首要明确的基础问题。
自由曲面的形状任意性为空间表达的研究带来了众多难题，如自由曲面很难采用精确统一的空间表达策略进行可靠描述，仍无系统完善的自由曲面光学优化设计方法，光学像质评价及公差分析过程涉及到大量多目标约束等。
重点研究和解决以上关键基础问题，为光学自由曲面物理再构和测量评价补偿等提供有力支撑，主要的研究内容包括：•光学自由曲面空间表达一致性模型及空间特征解析；•光学自由曲面空间一致性模型重构高阶误差评定与规避策略；•照明系统多参数约束光学自由曲面高效数值解构及统筹优化；•成像系统光学性能与空间特征映射基础理论及像质评价体系；•光学自由曲面建模与光学特性评价平台。
②光学自由曲面成形过程的物理解析及再构策略随着光学自由曲面的精度、效率越来越高，高速、高加速度和变加速度成为加工装备动态行为的主要表现形式，装备的力学特性、热学特性、以及力、热耦合特性对加工质量和效率产生显著影响。
为最大限度提高自由曲面的面形精度、表面粗糙度等性能指标，研究光学自由曲面加工装备多体多态动力学行为与精度稳定性的映射规律、时变工况激励下控制系统与机械结构耦合动态特征对加工精度的扰动规律，提供提高精度稳定性的多态联合补偿策略和控制参数与机械结构的优化匹配对加工精度的调控机制。
主要研究内容包括：•几何/物理/材料（GPM）三元关联约束下光学自由曲面成形的空间构型理论；•GPM约束下光学自由曲面加工装备多体多态动力学行为与精度稳定性模型；•光学自由曲面分域迭代加工理论与无缝变距轨迹规划；•时变工况激励下控制系统与机械机构耦合动态特征表达、对加工精度的扰动规律与调控机制；•光学自由曲面形成过程的智能仿真与表面质量数字化评价体系。
2. 光学自由曲面多场作用成形的材料迁移纳观物化行为与机制由于光学自由曲面加工过程的高速瞬态过程不宜表征和纳米尺度实验验证困难，被加工材料的原子级迁移行为尚不明确，成形过程中的界面作用机理也不完善，总之在世界范围内还没有形成以纳米精度为特征的光学自由曲面制造成熟理论。