多波段多手段观测设备、大规模数值模拟和原创物理思想,精 细刻画银河系结构,探测宇宙各时期星系特性,构建精确的形 成与演化模型,提升对星系及相关结构起源的认知,为研究宇 宙起源、暗物质和暗能量等提供基础。 (5)超导量子探测与应用。开展超导传感器、探测器和 超导电路前沿研究,形成超导传感器与探测器系列,性能达到 国际一流,实现在量子信息、高精度卫星测距、单光子成像等 领域的应用演示 (6)超常环境下系统力学问题研究与验证。围绕高速巡 航、深海油气水分离和髙铁等重大工程,用系统力学方法,突 破高超巡航理论,攻克多相流离心分离方法和材料/结构超高 周疲劳损伤破坏等关键技术,形成系统解决方案,实现高超声 速巡航飞行验证、深水油气水分离技术验证和高速列车关键部 件增寿验证。 3.化学与交叉方向 (7)功能体系的分子工程与分子成像。瞄准分子间相互 作用的协同效应与表界面结构可控构筑等关键科学问题,探究 不同层次分子纳米结构与功能之间的关系,发展具有极限分辨 能力的结构表征与性质测量技术,实现兼具空间、时间、能量 分辨的跨尺度物理化学性质研究及成像技术,以光电功能体系 的精准创制为核心,以多组分和多层次纳米组装为手段,构建 面向可穿戴与人工智能应用的功能模块,推动分子功能与纳米 体系的创制向智能化方向发展
13 多波段多手段观测设备、大规模数值模拟和原创物理思想，精 细刻画银河系结构，探测宇宙各时期星系特性，构建精确的形 成与演化模型，提升对星系及相关结构起源的认知，为研究宇 宙起源、暗物质和暗能量等提供基础。 （5）超导量子探测与应用。开展超导传感器、探测器和 超导电路前沿研究，形成超导传感器与探测器系列，性能达到 国际一流，实现在量子信息、高精度卫星测距、单光子成像等 领域的应用演示。 （6）超常环境下系统力学问题研究与验证。围绕高速巡 航、深海油气水分离和高铁等重大工程，用系统力学方法，突 破高超巡航理论，攻克多相流离心分离方法和材料／结构超高 周疲劳损伤破坏等关键技术，形成系统解决方案，实现高超声 速巡航飞行验证、深水油气水分离技术验证和高速列车关键部 件增寿验证。 3．化学与交叉方向 （7）功能体系的分子工程与分子成像。瞄准分子间相互 作用的协同效应与表界面结构可控构筑等关键科学问题，探究 不同层次分子纳米结构与功能之间的关系，发展具有极限分辨 能力的结构表征与性质测量技术，实现兼具空间、时间、能量 分辨的跨尺度物理化学性质研究及成像技术，以光电功能体系 的精准创制为核心，以多组分和多层次纳米组装为手段，构建 面向可穿戴与人工智能应用的功能模块，推动分子功能与纳米 体系的创制向智能化方向发展
(8)能源化学转化的动态本质与调控。以解决我国能源 化学转化过程中的重大科技问题为目标,发展新的实验技术、 理论方法及模型,实现相关化学反应的高灵敏度原位动态探测 在微观的原子分子水平和宏观的统计水平两个层次揭示燃烧、 多相催化和光催化等重要过程的基本规律和机制,并实现动态 调控。 (二)先进材料(4个) 1.材料创制方向 (9)高性能材料结构设计、制备与应用探索。以“材料基 因组”理念为基础,设计与开发高性能金属、能量转换和生物」 医用材料,实现石墨烯和碳纳米管的规模控制制备,发展材料 结构与性能的多尺度调控新理论,大幅提升纳米金属材料、热 电材料、二维原子晶体材料和生物医用材料的综合性能,为信 息、高端装备制造、新能源和人类健康等战略性新兴产业的发 展提供坚实的理论基础和技术支撑 (10)人工合成天然橡胶。研究低成本高纯异戊二烯单体 生产技术,开发系列化高性能新产品,持续推进天然橡胶的人 工合成产业化工作,实现规模化生产,保障已建成的年产3 万吨级稀土异戊橡胶产业化装置安全稳定运行。 2.新材料应用方向 (11)变革性纳米产业制造技术聚焦。加强以锂电池为主 的长续航、安全动力电池研发,以纳米科技提升动力电池的产 业水平;推动实现纳米绿色印刷、纳米印刷电子和3D打印在
14 （8）能源化学转化的动态本质与调控。以解决我国能源 化学转化过程中的重大科技问题为目标，发展新的实验技术、 理论方法及模型，实现相关化学反应的高灵敏度原位动态探测， 在微观的原子分子水平和宏观的统计水平两个层次揭示燃烧、 多相催化和光催化等重要过程的基本规律和机制，并实现动态 调控。 （二）先进材料（4 个） 1. 材料创制方向 （9）高性能材料结构设计、制备与应用探索。以“材料基 因组”理念为基础，设计与开发高性能金属、能量转换和生物 医用材料，实现石墨烯和碳纳米管的规模控制制备，发展材料 结构与性能的多尺度调控新理论，大幅提升纳米金属材料、热 电材料、二维原子晶体材料和生物医用材料的综合性能，为信 息、高端装备制造、新能源和人类健康等战略性新兴产业的发 展提供坚实的理论基础和技术支撑。 （10）人工合成天然橡胶。研究低成本高纯异戊二烯单体 生产技术，开发系列化高性能新产品，持续推进天然橡胶的人 工合成产业化工作，实现规模化生产，保障已建成的年产 3 万吨级稀土异戊橡胶产业化装置安全稳定运行。 2. 新材料应用方向 （11）变革性纳米产业制造技术聚焦。加强以锂电池为主 的长续航、安全动力电池研发，以纳米科技提升动力电池的产 业水平；推动实现纳米绿色印刷、纳米印刷电子和 3D 打印在
若干重要产业的应用;发展甲烷无氧制烯烃等纳米催化技术, 实现甲烷等大宗化学品的高效利用 (12)新能源汽车。集成我院在电池、电机、电控及轻量 化车身材料研发优势,支撑国产汽车企业打造新一代新能源汽 车。重点研究开发高性能动力锂电池、低成本碳纤维及其复合 材料部件,解决批量生产过程中的工艺和工程问题,实现以碳 纤维复合材料为车身结构主体的新能源汽车投放市场。 (三)能源(5个) (13)聚变等离子体物理前沿研究。依托完成重大升级改 造工程的EAST装置,解决稳态高性能等离子体物理研究若干 关键科学技术问题,突破1-2个聚变堆建设关键科学技术瓶颈, 使我国高性能稳态等离子体研究长期保持国际领先水平。 (14)煤炭清洁髙效利用技术与示范。开展煤热解-燃烧、 热解-气化系统集成技术研发,完成35MW超临界循环流化 床等技术示范,提升能效5-8个百分点;优化提升煤转化/合 成关键技术,完成系列煤制油气、高值化工品示范工程,实现 石油替代3000万吨以上,推进煤炭利用行业技术进步。 (15)未来先进核裂变能。突破全部关键技术和集成技术 掌握系列关键材料、工艺和专用设备研发技术,建成世界首座 熔盐仿真堆,建成以钍铀循环实验验证为目的2MW熔盐实验 堆,总体技术水平达到国际领先,并通过与企业合作形成 TMSR技术产业链。建成快中子通量达1014的加速器驱动乏燃 料再生循环验证系统,开展100g量级的乏燃料处理实验,进
15 若干重要产业的应用；发展甲烷无氧制烯烃等纳米催化技术， 实现甲烷等大宗化学品的高效利用。 （12）新能源汽车。集成我院在电池、电机、电控及轻量 化车身材料研发优势，支撑国产汽车企业打造新一代新能源汽 车。重点研究开发高性能动力锂电池、低成本碳纤维及其复合 材料部件，解决批量生产过程中的工艺和工程问题，实现以碳 纤维复合材料为车身结构主体的新能源汽车投放市场。 （三）能源（5 个） （13）聚变等离子体物理前沿研究。依托完成重大升级改 造工程的 EAST 装置，解决稳态高性能等离子体物理研究若干 关键科学技术问题，突破 1-2 个聚变堆建设关键科学技术瓶颈， 使我国高性能稳态等离子体研究长期保持国际领先水平。 （14）煤炭清洁高效利用技术与示范。开展煤热解-燃烧、 热解-气化系统集成技术研发，完成 350MW 超临界循环流化 床等技术示范，提升能效 5-8 个百分点；优化提升煤转化/合 成关键技术，完成系列煤制油气、高值化工品示范工程，实现 石油替代 3000 万吨以上，推进煤炭利用行业技术进步。 （15）未来先进核裂变能。突破全部关键技术和集成技术， 掌握系列关键材料、工艺和专用设备研发技术，建成世界首座 熔盐仿真堆，建成以钍铀循环实验验证为目的 2MWt熔盐实验 堆，总体技术水平达到国际领先，并通过与企业合作形成 TMSR 技术产业链。建成快中子通量达 1014的加速器驱动乏燃 料再生循环验证系统，开展 100g 量级的乏燃料处理实验，进
行再生燃料模型组件、结构材料的辐照考验,完成嬗变、增殖、 产能一体化验证,为核裂变能可持续发展提供原创性的系统解 决方案,与企业进行实质性合作,建设规模化研发示范基地。 (16)基于高效热工转换的先进动力技术。开展轻型发 动机与新原理发动机技术研发,建立轻型动力推进设计研发验 证体系;开展分布式能源系统动力岛高效动力技术研发,完成 35MW燃气轮机示范验证 (17)可再生能源与多能互补应用示范。集成我院光伏、 光热、风电,以及压缩空气储能、全钒液流电池、钠硫电池等 大规模储能和分布式供能等多项关键技术,在张家口可再生能 源应用综合创新示范区等地,完成多能互补技术规模化应用示 范,为后续产业化奠定基础。 (四)生命与健康(17个) 1.健康方向 (18)脑科学与类脑智能研究。以脑认知功能的神经基础 和类脑智能计算模型为核心科学问题,在脑科学、脑机智能技 术和脑疾病早期诊断精准干预等前沿领域,取得国际领先的成 果,促进我国人口健康与智能产业发展 (19)生物超大分子复合体的结构、功能与调控。以生 命过程中重大基础科学问题为导向,以发展生物大分子复合体 硏究的新技术新方法为支撑,在染色质与遗传信息解码、膜蛋 白结构功能、生物膜整合、病原体等超大分子机器等领域开展 硏究,在染色质高级结构、细胞自噬、真核膜蛋白、高致病性 病原体、非编码核酸、原位生物成像等方向产出重大成果,推
16 行再生燃料模型组件、结构材料的辐照考验，完成嬗变、增殖、 产能一体化验证，为核裂变能可持续发展提供原创性的系统解 决方案，与企业进行实质性合作，建设规模化研发示范基地。 （16）基于高效热工转换的先进动力技术。开展轻型发 动机与新原理发动机技术研发，建立轻型动力推进设计研发验 证体系；开展分布式能源系统动力岛高效动力技术研发，完成 35MW 燃气轮机示范验证。 （17）可再生能源与多能互补应用示范。集成我院光伏、 光热、风电，以及压缩空气储能、全钒液流电池、钠硫电池等 大规模储能和分布式供能等多项关键技术，在张家口可再生能 源应用综合创新示范区等地，完成多能互补技术规模化应用示 范，为后续产业化奠定基础。 （四）生命与健康（17 个） 1. 健康方向 （18）脑科学与类脑智能研究。以脑认知功能的神经基础 和类脑智能计算模型为核心科学问题，在脑科学、脑机智能技 术和脑疾病早期诊断精准干预等前沿领域，取得国际领先的成 果，促进我国人口健康与智能产业发展。 （19）生物超大分子复合体的结构、功能与调控。以生 命过程中重大基础科学问题为导向，以发展生物大分子复合体 研究的新技术新方法为支撑，在染色质与遗传信息解码、膜蛋 白结构功能、生物膜整合、病原体等超大分子机器等领域开展 研究，在染色质高级结构、细胞自噬、真核膜蛋白、高致病性 病原体、非编码核酸、原位生物成像等方向产出重大成果，推
进对生命本质的认知与理解。 (20)细胞命运决定的分子调控。围绕核酸修饰与代谢对 表观遗传的调控、信号网络对细胞谱系建立的调控、亚细胞结 构动态变化对细胞活动的调控三大主要内容,破解生物分子调 控细胞增殖与运动、分化与转分化、凋亡与坏死、衰老与病变 等奥秘。 (21)病原微生物与宿主免疫。聚焦重要病原微生物的溯 源与跨种传播机制及其与宿主的相互作用,研究病原微生物传 播过程与突变规律、病原微生物建立和维持感染的关键机制, 以及宿主对病原体的免疫应答和保护等重要科学问题,为发展 有效的传染病预防与治疗提供新靶标和新策略,为我国重大传 染病防治提供理论基础 (22)个性化药物—基于疾病分子分型的普惠新药研 发。以肿瘤和代谢性疾病为核心,针对中国人群高发的肝癌、 胃癌、Ⅱ型糖尿病等重大复杂性疾病,发展个性化药物硏究的 新理论、新方法和新技术,推动实现从疾病分子分型到个性化 药物硏发模式的变革。 (23)器官修复与再造。针对神经、心血管、消化、生殖 及代谢等系统的重大疾病,以实现组织再生、器官修复、器官 再造和替代为目标,解答细胞潜能及命运转变机制等基础性科 学问题,研发器官修复及再造的关键技术,促进人民健康水平 提升和健康产业发展。 (24)生物合成。围绕绿色低碳可持续发展的需求,基于 合成生物学和系统生物学等手段,重点发展酶催化体系及细胞
17 进对生命本质的认知与理解。 （20）细胞命运决定的分子调控。围绕核酸修饰与代谢对 表观遗传的调控、信号网络对细胞谱系建立的调控、亚细胞结 构动态变化对细胞活动的调控三大主要内容，破解生物分子调 控细胞增殖与运动、分化与转分化、凋亡与坏死、衰老与病变 等奥秘。 （21）病原微生物与宿主免疫。聚焦重要病原微生物的溯 源与跨种传播机制及其与宿主的相互作用，研究病原微生物传 播过程与突变规律、病原微生物建立和维持感染的关键机制， 以及宿主对病原体的免疫应答和保护等重要科学问题，为发展 有效的传染病预防与治疗提供新靶标和新策略，为我国重大传 染病防治提供理论基础。 （22）个性化药物——基于疾病分子分型的普惠新药研 发。以肿瘤和代谢性疾病为核心，针对中国人群高发的肝癌、 胃癌、Ⅱ型糖尿病等重大复杂性疾病，发展个性化药物研究的 新理论、新方法和新技术，推动实现从疾病分子分型到个性化 药物研发模式的变革。 （23）器官修复与再造。针对神经、心血管、消化、生殖 及代谢等系统的重大疾病，以实现组织再生、器官修复、器官 再造和替代为目标，解答细胞潜能及命运转变机制等基础性科 学问题，研发器官修复及再造的关键技术，促进人民健康水平 提升和健康产业发展。 （24）生物合成。围绕绿色低碳可持续发展的需求，基于 合成生物学和系统生物学等手段，重点发展酶催化体系及细胞