問題1 納米材料領域：微納尺度傳感功能材料的增敏與特異性識別策略研究納米材料與感知目標在電子-原子-分子等不同尺度的基礎傳感理論、探索微觀介觀尺度下多元感知材料體系的多物理場感知耦合機制與靈敏度之間的構效關系模型，開展協(xié)同運用物理-化學多場耦合和多模態(tài)感知理論研究，增強傳感材料智能化識別能力。
問題2 超導材料領域：超導材料組織性能調(diào)控機理通過研究純鈮超導材料組織性能調(diào)控機制，為超導材料高性能化制備提供理論支撐，實現(xiàn)高RRR值超導鈮材和高性能射頻超導腔的制備，滿足我國乃至全球大科學工程用超導鈮材及鈮射頻超導腔的使用需求。
問題3 未來材料領域：人工智能驅(qū)動下的新型材料發(fā)現(xiàn)與理性設計面對日益復雜的產(chǎn)品需求和市場競爭，傳統(tǒng)的研發(fā)模式已難以滿足高效、精準的設計要求。構建材料機理數(shù)據(jù)庫，通過大數(shù)據(jù)分析和機器學習，AI能夠快速識別材料結(jié)構與性能之間的潛在規(guī)律，顯著提升研發(fā)效率和產(chǎn)品性能。
問題4 稀土材料領域：稀土永磁材料成相機理與結(jié)構調(diào)控方法開展稀土永磁材料成相機理與結(jié)構調(diào)控方法基礎理論研究，完成主相結(jié)構、晶界調(diào)控等新技術開發(fā)，突破稀土永磁材料性能極限，推動實際能量密度達到理論值的90%，引領稀土永磁材料高端化發(fā)展。
問題5 生物基材料領域：面向纖維新材料的高效生物合成理論通過對纖維新材料的生物合成調(diào)控機制及合成路徑的研究，加深纖維材料生物合成本質(zhì)的認知，為纖維材料合成新體系、綠色制備新技術及其工業(yè)應用提供堅實的理論支撐，為纖維新材綠色制造新體系和產(chǎn)業(yè)技術變革奠定關鍵基礎。
問題6 鋼鐵材料領域：極端環(huán)境下鋼鐵材料組織穩(wěn)定、性能演變與環(huán)境相容性機理通過研究強疲勞載荷、超高溫、極低溫、抗輻照、長時服役材料設計理論及極端環(huán)境下組織穩(wěn)定、性能演變與環(huán)境相容性，突破先進鋼鐵材料高效設計、低碳制造和精準評價等技術，支撐高強韌、耐腐蝕、寬溫域等先進鋼鐵材料自主化。
問題7 無機非金屬材料領域：多場耦合作用下玻璃形成過程中的弛豫機制主要發(fā)生在玻璃轉(zhuǎn)變附近的馳豫，是過冷液體向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化的關鍵，對玻璃基礎特性起到重要作用。科學家多角度多維度研究玻璃馳豫過程，尚未形成明確統(tǒng)一的認知。揭示玻璃在不同外場因素下的馳豫機制，是明確玻璃本質(zhì)的核心關鍵，將促進玻璃科學的巨大進步，也為新型玻璃開發(fā)提供重要理論基礎。
問題8 有色金屬材料領域：固態(tài)電池正極材料表界面離子/電子傳輸協(xié)同機制與動態(tài)結(jié)構演變規(guī)律闡明表界面多場耦合下離子/電子協(xié)同傳輸機制與動態(tài)結(jié)構演化規(guī)律，揭示原子尺度缺陷/畸變/空間電荷層對傳輸?shù)恼{(diào)控作用，解析循環(huán)中副反應/應力/相變驅(qū)動的界面劣化機理，突破固態(tài)電池共性界面離子通量低技術瓶頸，為固態(tài)電池體系構建跨尺度理論支撐。
問題9 化工新材料領域：聚合催化體系與聚合物多級結(jié)構作用機制通過AI輔助多尺度建模，對新型催化體系設計、反應路徑的動態(tài)解析和高分子鏈拓撲結(jié)構、結(jié)晶行為與材料性能之間關聯(lián)機制的研究，結(jié)合材料基因組技術，構建“化學鍵參數(shù)-分子間相互作用-宏觀性能”多尺度傳遞函數(shù)，闡明多級結(jié)構的構效關系傳遞規(guī)律，實現(xiàn)從分子、超分子到宏觀尺度的跨層級精準調(diào)控，為化工新材料的研發(fā)提供理論支撐。
問題10 核材料領域：極端耦合服役工況下堆芯結(jié)構材料的協(xié)同失效機制行為模型核電站長壽期(≥60年)運行已成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，但長壽期高溫極端腐蝕環(huán)境中多種作用下包殼及堆芯結(jié)構材料的氧化腐蝕、溶解腐蝕、輻照損傷與缺陷演化、缺陷協(xié)同作用、微區(qū)化學與結(jié)構演化機理及老化效應累積的影響仍不明確，需探索宏觀失效的關聯(lián)關系，開發(fā)部件材料服役行為模型，為核反應堆堆芯結(jié)構材料及核燃料包殼的設計及評價提供指導和支撐，為國產(chǎn)重要部件材料長壽期安全運行提供理論和技術基礎。
