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程时杰院士领衔《中国学科发展战略·先进电工材料》出版

发表时间:2022-09-16 作者:周敏 浏览次数:

为突破传统电气工程学科发展所面临的基础瓶颈问题,促进电气工程与物理、材料、化学等学科的交叉融合,我校程时杰院士领衔全国各领域一百余名知名专家,历经8年完成了全国首部电工材料国家科学思想库丛书《中国学科发展战略·.先进电工材料》。日前该书由科学出版社正式出版发行。

该书重点研究了先进导电材料、先进绝缘材料、先进半导体材料、先进磁性材料与先进电化学储能材料相关的问题。深入探讨了几类电工材料的战略研究价值、国内外研究现状、国际前沿动态、学科优先发展方向、学科增长点等;总结了各类电工材料的关键科学问题与技术挑战;通过详细地分析对比,明确了我国在各类电工材料与先进发达国家的差距,并结合我国实际情况,提出了先进电工材料的重点研究方向与发展战略规划。该书为从根本上解决制约我国电气装备关键特性的材料基础科学与技术问题奠定学科基础,也为电气学科的发展赋予新的生命力。

电工材料是电气装备的基础,材料特性直接决定电气装备的极限电磁参数。随着科学技术的进步和生产、生活水平的不断提高,人们对于电气装备所具有的功能和性能不断提出新的要求。理论研究和工程实践都表明,以传统电工材料为基础生产的电气装备在功能和性能方面都不能完全满足人类社会对先进电气装备快速增长的需求。电工新材料及其应用研究使未来的电工装备具有挑战更高电磁参数极限的能力,以满足探索更多未知现象和发现更多自然规律的要求,对促进我国国民经济发展和科学技术进步具有非常重要的意义。另一方面,现阶段,我国电工材料基础与应用方面的相关研究与西方发达国家相比存在较大差距,高端材料自给率较低,严重受制于人。这一定程度上还会进一步加大我国和先进国家在科学技术、国防安全、国民经济发展方面的差距,我们必须迎头赶上。

2015年,程院士率先在中国科学院技术学部提出开展先进电工材料学科发展战略研究的建议并获批立项,经过两年多的努力形成了初步研究成果。国家自然科学基金委员会在“十四五”战略发展中专门增设了“电工材料特性及其应用(E0702)”二级学科代码,国家电网公司也先后设立了“先进电工材料”研究专题,并将储能技术的研究确定为公司“十四五”科学技术的重点发展方向。国家教育部、发改委、能源局联合发出在国内高等学校成立“储能专业”的通知。此外,国内多个高校相继建立了“电工材料”交叉研究团队,旨在彻底打破既存的学科壁垒,以电力需求为牵引,材料创新为源泉,加快高性能电工材料与器件的研究进程,实现新型装备技术与人才培养的重大突破。

在已有研究成果的基础上,201811月国家自然科学基金委员会-中国科学院学科发展战略研究工作联合小组第七次会议批准了程院士研究团队申请的“先进电工材料发展战略”项目。项目于20191月召开了启动会,确立了项目的总体研究目标、主要研究内容和各专题的分工。其中,华中科技大学的蒋凯教授牵头完成了《先进储能材料》专题,亚慱体育app官方下载王康丽、周敏、李浩秒、谢佳、曹元成,材料学院黄云辉、袁利霞、王玮等教授主要参与编著。项目执行期间,华中科技大学牵头召开项目、专题研讨会20余次,邀请了中科院电工所、西安交通大学、浙江大学、河北工业大学、华中科技大学等二十多个科研单位的一百多名专家、学者开展了电工材料基础科学问题的国内外研究现状、国际前沿动态、学科优先发展方向、学科增长点等问题的深入探讨,明确了重点支持的研究方向,为我国先进电工材料的发展提出咨询意见和建议。

“电工材料”是一个新的研究方向,需要电气与物理、材料、化学等学科的研究人员的共同努力。传统的电气工程学科涵盖范围有限,研究工作集中在装备与系统层面,受材料本征电磁参数的限制,学科发展面临重大瓶颈;而典型材料学科的研究则集中在材料的本征电、热、光、磁等基本特性,缺乏应用需求的牵引和工程研究的基础,难以开展突破性与颠覆性研究。电工材料研究方向的建立将进一步拓展电气学科的内涵与外延,解决电工材料研究所面临的跨学科、跨专业瓶颈问题,理顺学科关系,为从根本上解决制约电气装备关键特性的材料基础科学与技术问题奠定学科基础,为电气、材料、化学等学科的发展赋予新的生命力。