重大项目面向科学前沿和国家经济、社会、科技发展及国家安全的重大需求中的重大科学问题，超前部署，开展多学科交叉研究和综合性研究，充分发挥支撑与引领作用，提升我国基础研究源头创新能力。
国家自然科学基金委员会根据《国家自然科学基金“十三五”发展规划》优先发展领域，在深入研讨和广泛征求科学家意见的基础上，现发布“十三五”**批26个重大项目指南，请申请人及依托单位按项目指南中所述的要求和注意事项提出申请。申请报送日期为2016年8月22日至26日16时。
下面为与材料相关的重大项目指南：
合成、分离新的不同维数碳同素异形体是过去二三十年物质科学领域的研究焦点，科学家们先后发现了三维富勒烯、一维碳纳米管和二维石墨烯等新的碳同素异形体，这些材料均成为了国际学术研究的前沿和热点。石墨炔作为具有中国自主知识产权的新材料，在国际上产生重要影响，正在形成一个新的研究领域。本重大项目将通过深入研究二维碳石墨炔新的合成方法学、大面积高质量石墨炔单层膜、少数层薄膜的可控生长新方法、建立适合二维石墨炔单层膜和体材料表征的新方法、以及石墨炔物理、化学新性质等，取得一系列具有重要影响、具有我国自主知识产权的成果，形成有特色的研究体系，引领国际上该领域的发展。
一、科学目标
本项目拟选择建立有特色的表征与计算机模拟的新方法指导石墨炔性质与功能研究，以获得高质量石墨炔少数层薄膜及单层石墨炔薄膜生长为突破点，理解石墨炔的本征性质，并在化学修饰和掺杂研究的基础上拓展石墨炔的基础和应用研究，实现如下科学目标：建立高质量二维碳石墨炔基材料大面积、高取向薄膜的可控制备方法学；实现二维碳石墨炔单层膜的可控合成及原子相分辨结构探测；研究二维碳石墨炔材料的能带与结构调控机制、性质与应用；发展二维碳石墨炔的模拟、表征与理论计算的方法。通过上述研究推动石墨炔科学研究的快速发展。
二、研究内容
（一）石墨炔化学合成新方法。
发展石墨炔高效、低成本、重复性好的合成方法和可控石墨炔大面积薄膜的生长和自组装新技术，获得宏量石墨炔体材料和大面积、高质量、厚度以及层数可调的石墨炔薄膜；探索制备单层石墨炔薄膜的可控生长新方法和技术。
（二）二维碳石墨炔的模拟、表征与理论计算。
发展和利用**性原理和分子动力学计算理论模拟方法研究并揭示石墨炔的形成和生长机理及其规律，指导设计和优化合成反应及新性质、新功能研究，实现对单层石墨炔薄膜和少数层石墨炔结构、电子结构、微区结构以及单层石墨炔本征物理和化学性质的模拟计算和表征。
（三）二维碳石墨炔动态过程研究。
研究二维石墨炔有序结构中载流子、能量以及光子的转移和传输过程，探索在复杂、极端化学反应下物质演变的过程和规律（包括结晶化、有序化等），阐明二维石墨炔的化学结构、电子结构和聚集态结构对其性能的影响，揭示二维石墨炔及其聚集态的形成机理、生长机制和动力学过程。
（四）石墨炔的功能化。
发展重复性好、可大尺寸组装高有序、高取向石墨炔薄膜和聚集态结构的新技术和新方法，研究二维石墨炔小尺寸、不同维数的新效应，探索石墨炔新应用；发展石墨炔基复合材料，研究石墨炔基复合材料表面和界面微结构，实现对其结构和功能的调控。
三、申请注意事项
（一）申请书的附注说明选择“二维碳石墨炔可控制备与性质”（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。
（二）申请人申请的直接费用预算不得超过1700万元/项（含1700万元/项）。
（三）本项目由化学科学部负责受理。
新一代合成化学将以分子的精准转化为总体指导原则，通过概念和原理的创新发展高效的反应试剂和催化剂，发现新反应及相关模式，实现从简单易得的原料到目标化合物的高效精准合成，为绿色可持续发展提供科学基础。金属有机化学以金属配合物为核心，是推动合成化学走向精准化的重要源泉之一。传统上金属配合物的配体通过与金属的配位调控金属的立体及电子环境，而金属则主导化学键的切断和形成。本重大项目拟在传统的金属与配体协同基础上，引入新概念，提出新策略，融合有机化学和无机化学两方面的力量，发展具有特色的新试剂、新配合物、新催化剂和新反应，推动合成化学的创新性发展。
一、科学目标
本项目拟通过辅助功能基的引入、双/多金属中心协同和单/双电子过程调控等研究思想，设计和合成新型金属有机配合物；系统阐明 (1) 电子/立体协同稳定化效应对金属有机试剂结构与反应性的影响，(2) 金属-配体协同活化效应，(3)双/多核金属配合物中金属-金属协同效应，(4) 辅助功能基-配位协同效应，(5)电子转移过程对金属配位催化途径的影响等金属配合物结构-性能关系的科学规律；针对共价键精准断裂和形成中若干重要和挑战性问题开展研究，发展我国原创的、具有广泛应用前景的新试剂、新催化剂和新反应，为功能目标分子的精准合成提供科学基础。
二、研究内容
（一）新型双/多金属试剂（物种）。
设计、合成新型双/多金属有机试剂，利用其分子内金属与金属和金属与有机桥联的协同稳定化效应，实现金属有机试剂的稳定性与反应活性的协调，创制金属有机新试剂、新物种，发现新成键模式和新反应，建立基于双/多金属试剂（物种）的合成化学新方法。
（二）新金属配合物及其反应性。
基于辅助功能基的理念，设计合成具有储存电子功能、含Brønsted或Lewis酸碱边臂、可形成金属-杂原子双/叁键的新型配体和相应的金属配合物，探索新的反应模式，研究配体结构和金属中心、辅助功能基和配位中心，以及金属-金属中心的相互作用规律，实现对共价键的多功能性精准活化转化。
（三）金属配合物催化的新反应。
针对贵金属和地球丰产金属分别易发生双电子过程和单电子过程的特点，发展金属配合物催化的新反应，重点关注多取代、大位阻化学键单元的高效精准形成，以及不饱和烃为原料的精准转化新反应；基于各种协同效应实现这些反应在化学、区域、立体选择性方面的精准调控。
（四）金属配合物催化的氮气和氧气的活化与转化。
基于固氮酶、氧化酶/加氧酶作用机制，设计和发展双/多金属配合物，通过金属-金属以及金属与配体之间的协同效应，实现对氮气的配位活化与催化转化，合成含氮功能分子；构筑双/多核廉价金属配合物，通过协同效应实现对氧气的配位活化，以氧气作为氧化剂完成仿生氧化/加氧反应。
三、申请注意事项
（一）申请书的附注说明选择“面向精准合成的新金属配合物及其反应研究”（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。
（二）申请人申请的直接费用预算不得超过1700万元/项（含1700万元/项）。
（三）本项目由化学科学部负责受理。
3、“金属配合物催化的高分子精确合成”重大项目指南
聚合物精确合成是高分子化学重要的发展方向。金属配位催化聚合是高分子精确合成最有效的手段之一，是创制高分子材料的重要方法和途径。本重大项目将聚焦聚烯烃和手性高分子，发展新金属催化剂、聚合方法和聚合途径，实现新型功能化聚烯烃、液态聚烯烃及手性高分子的创制，为相关高分子精确合成提供理论基础；研究高分子结构与性能关系，发展新型高分子材料，推动我国高性能聚合物新材料从仿制走向创制。
一、科学目标
以金属配合物催化的高分子精确合成为目标，重点针对聚烯烃和手性高分子合成中链结构、拓扑结构以及立构规整性的控制等科学问题开展研究，发展若干聚合物分子高效精确合成的新方法、新策略和新催化体系，从分子水平揭示金属催化聚合过程中链形成的方式与规律，为新型聚合物的设计与合成提供理论指导；创制若干结构新颖、性能独特的功能化聚烯烃、液态聚烯烃和手性高分子等高性能材料，力争实现1-2种聚合物材料的工业化应用；促进金属有机化学与高分子化学的深度融合，形成一支在国际上有影响力的聚烯烃及手性高分子创制的研究队伍，使我国在相关领域的研究跻身于国际领先水平。
二、研究内容
（一）烯烃与极性单体的高效共聚合。
针对烯烃与极性/功能单体配位共聚的关键问题，通过金属催化剂体系的设计抑制极性单体对催化中心的毒化作用，提高聚合活性和极性单体的插入率。重点研究乙烯与大宗极性单体（如丙烯酸酯、α-甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈等）的共聚合；α-共烯烃与极性单体的共聚合，探索其立构规整性控制的新方法和新途径；为烯烃与极性单体的高效共聚合提供理论基础和技术保障。
（二）液态聚烯烃的高效合成。
针对聚烯烃拓扑结构的调控，设计金属催化剂和聚合反应模式，研究乙烯、丙烯、2-丁烯等烯烃单体配位聚合反应动力学、产物拓扑结构和性能；研究金属催化高效合成树枝状聚烯烃的方法和途径以及2-丁烯聚合的立构规整性控制等，制备高性能液态聚烯烃；研究聚烯烃拓扑结构与性能的关系，阐明催化剂对聚烯烃拓扑结构的调控机理。
（三）基于环氧烷烃的手性高分子精确合成。
针对结晶性脂肪族手性聚碳酸酯和聚酯的精确合成，设计手性金属催化剂，研究高对映选择性环氧烷烃与二氧化碳的立构规整性交替共聚合新方法；发展精确合成全同、间同、嵌段、支化和梯度等各种拓扑结构的光学活性聚碳酸酯新途径；研究多种环氧烷烃、环状酸酐和二氧化碳的调聚合，制备酯与碳酸酯单元随机分布的手性调聚物。
（四）不对称聚合的新方法。
针对新型手性功能聚合物的结构可控性合成，设计手性金属催化剂体系，发展不对称聚合新方法和策略，探索潜手性聚合物的不对称金属催化反应，创制新型光学活性功能聚合物，研究手性高分子的自组装行为以及在分子识别和手性催化中的应用。
三、申请注意事项
（一）申请书的附注说明选择“金属配合物催化的高分子精确合成”（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。
（二）申请人申请的直接费用预算不得超过1700万元/项（含1700万元/项）。
（三）本项目由化学科学部负责受理。
4、“面向功能构筑的新型响应性高分子材料”重大项目指南
响应性高分子材料能够对外界环境变化产生快速响应，在生物医学领域和光学存储、智能驱动以及材料自修复等高新技术领域都具有广阔而重要的应用前景。因此，开展响应性高分子材料的基础研究意义重大。然而，现有响应性高分子材料的结构、种类和响应机制相对单一，响应的特异性和灵敏度有限，严重阻碍了其在实际应用中的进一步发展。因此，如何优化设计创制新型响应性高分子材料，实现对响应性能的调控，突破现有响应性高分子的局限性，发展新的响应机制，提高响应过程的灵敏度与特异性，是响应性高分子材料领域目前亟待解决的重要科学问题。本重大项目从分子设计出发，发展新型的响应机制和信号放大策略，揭示高分子材料结构与响应性能之间的内在联系。在此基础上，面向生物医学检测与疾病诊断的实际需求，构建基于响应性高分子材料的高特异性和高灵敏度检测诊断体系。本重大项目符合《国家中长期科学与技术发展规划纲要2006-2020》的要求，也是有机高分子材料领域的重要发展方向。
一、科学目标
深入开展响应性高分子材料基础研究，设计制备新型响应性高分子材料，发展高灵敏度和高特异性的检测诊断技术。通过分子设计、精确合成及可控组装，引入具有高度选择性的识别基元和响应性模块，发展响应机制和信号放大策略，阐明分子结构、聚集形态与响应性能、检测灵敏度之间的内在关联和相互影响规律，实现多功能集成与协同，创制新型响应性高分子基高灵敏检测诊断体系。建立响应性高分子材料的基础研究与评价平台，取得具有自主知识产权和重要国际影响力的研究成果，培养国际**的科研团队。
二、研究内容
（一）设计构筑新型响应性高分子材料，新的响应机制。
设计创制具有不同化学组成、序列和拓扑结构的新型响应性高分子，拓展响应性高分子的种类和响应机制，构筑新型生物环境响应性高分子材料。
（二）构建响应性高分子组装体，探索多功能集成与协同机制。
融合不同响应性模块和高选择性功能基元，可控构建多重响应性高分子组装体，阐明多功能集成与协同机理。
（三）发展信号放大策略，创制高灵敏高分子检测诊断体系。
基于响应性高分子多功能集成与协同作用，结合病变组织的病理学特征，发展信号放大策略，构筑并筛选具有临床应用前景的重大疾病检测诊断体系。
三、申请注意事项
（一）申请书的附注说明选择“面向功能构筑的新型响应性高分子材料”，申请代码1选择E03（以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理）。
（二）申请人申请的直接费用预算不得超过1500万元/项（含1500万元/项）。
（三）本项目由工程与材料科学部负责受理。
5、“高性能构件材料-结构一体化设计与制造”重大项目指南
高性能构件多服役于苛刻环境，一般具有超强承载、极端耐热、超高精度、超轻量化和高可靠性等特性，是高超飞行器、运载火箭、轨道空间站和核聚变装置等重大装备的核心组成部分。受材料、结构和工艺等多重因素的耦合影响，高性能构件设计与制造目前存在以下三方面问题：一是由于材料分布和多尺度结构特征对构件性能的耦合影响规律复杂，导致构件材料与结构匹配的性能设计困难；二是由于传统设计方法和制造工艺的约束，导致复杂构件整体制造困难；三是由于缺乏构件精确成形调控方法，需反复试错，造成高性能目标控制困难。
材料-结构一体化设计与制造是解决上述问题的有效途径。通过材料与结构的匹配优化设计，从宏微多尺度发掘材料与结构潜力，突破现有设计极限；采用增/减/等材复合制造，探索复杂构件整体制造新方法；强化梯度材料组织与多尺度结构的形性协调，实现构件性能的精确调控。开展相关领域基础研究可促进材料、力学、信息与机械学科交叉，发展和丰富材料-结构一体化设计与制造内涵，并为航空航天等领域国家重大装备需求提供基础理论保障。
一、科学目标
以航空航天典型高性能复杂构件为研究载体，探明多尺度结构与构件性能的映射规律，揭示材料组织演化与结构变形的交互作用机制，探索材料-结构一体化复合制造原理，形成材料-结构一体化设计与制造基础理论，实现高性能复杂结构的整体制造。
二、研究内容
（一）材料-结构多尺度建模与一体化设计。
研究苛刻服役环境下高性能构件宏微多尺度性能表征建模及材料-结构与性能的映射规律，建立宏微结构构型与材料分布的跨尺度拓扑优化设计新方法。
（二）多材料结构逐点/逐域控制的增材制造。
研究成形过程熔池的表/界面行为和多材料、多尺度结构的界面问题，揭示界面应力的局部能场调控机理，实现材料-结构的形性协调。
（三）异质材料构件的界面行为与结构精确制造。
研究异质材料叠层制造中宏细观界面特征形成和几何误差传递规律，探索复合制造过程的调控策略，实现高性能构件几何特征与性能的同步精确制造。
（四）材料组织演化与结构变形的精确调控。
研究高性能构件材料组织演化与结构变形的耦合机理，揭示外加能场对构件材料组织和变形的影响规律，实现多场耦合作用下结构变形协调与性能的精确调控。
（五）高性能构件整体制造新原理与新装备。
基于材料-结构一体化设计与制造新方法，探索与验证典型构件整体制造新原理、新工艺与新装备。
三、申请注意事项
（一）申请书的附注说明选择“高性能构件材料-结构一体化设计与制造”，申请代码1选择E0508（以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理）。
（二）申请人申请的直接费用预算不得超过1500万元/项（含1500万元/项）。
（三）本项目由工程与材料科学部负责受理。