文档介绍：《高聚物成型加工与模具设计中的关键力学和工程问题》
项目指南
随着高聚物制品在国民经济和国防工业等领域中应用的日益广泛,高聚物制品的高性能化已成为我国聚合物工业所面临的重要问题。高聚物成型过程是各种物理、力学现象共存的复杂过程。成型过程不仅使材料获得一定的形状、尺寸,而且赋予材料最终的组织与性能。多物理场耦合作用下高聚物成型加工条件、形态结构演化与制品力学性能之间耦合问题、高聚物复杂流体动力学问题、模具优化设计和制品质量控制理论等,是高聚物成型加工中的重要基础科学问题,也是力学、材料科学与工程交叉领域中具有挑战性的重要前沿科学问题。这些问题的解决,将为我国高聚物成型加工技术的发展提供理论依据,同时对于丰富和发展力学和材料科学理论及应用具有重要意义。
科学目标:
揭示成型过程中高聚物微结构生成、演化的规律,及其与成型工艺条件的关系;建立微结构与制品性能的定量关系,为成型工艺优化、预测和控制制品性能提供理论依据;建立和发展多物理场耦合作用下的高聚物成型过程与制品性能的多尺度物理、数学模型及相应的多尺度计算方法,丰富和发展高聚物成型模拟理论和方法;建立基于数值模拟的模具优化设计理论和方法,开发出一套具有自主知识产权的、可用于注射、挤出等成型过程的模拟软件;选取一、两个有代表性的高聚物制品,对其成型加工、模具设计和制品性能评价开展综合性的应用研究,验证该项研究的实用性和可靠性。
主要研究方向:
高聚物复杂流体本构关系
高聚物成型过程的数理模型
高聚物熔体流动传热过程的数值计算方法
高聚物成型过程结晶动力学理论与实验研究
成型过程中高聚物微结构生成、演化的表征与建模
高聚物成型过程的多尺度建模和计算方法
材料及制品性能预测的多尺度模型和计算方法
、模具优化设计及制品质量控制研究
高聚物成型过程的数值模拟仿真
模具优化设计及其反问题研究
成型工艺优化与制品质量控制
资助年限:4年
拟资助经费:800万元
本项目由数理科学部、工程与材料科学部联合提出,数理科学部受理申请。
《能源发展中的若干关键化学科学基础问题》项目指南
能源是国民经济、国家安全和实现社会可持续发展的重要物质基础。由于能源已成为制约我国安全和经济可持续发展的瓶颈, 能源问题的解决与否将极大地影响国家的安全和战略。化学与工程科学是能源发展的核心学科之一,能源领域的重大突破将很大程度上依赖与能源相关的基础科学的跨越式发展。本项目针对国家的能源战略需求,通过研究与能源发展相关的若干化学、工程与材料重大基础和前瞻性科学课题,力求为解决和部分解决目前我国已经显现的能源短缺和能源转化及利用过程中所存在的重大问题,缓解我国社会经济发展所面临的能源和环境的巨大压力,为国家发展洁净、可持续的能源核心技术提供科学基础。
鉴于国家自然科学基金委重大项目的宗旨,本着"有所为和有所不为"的原则,本项目拟集中研究能源发展中与化学化工及材料工程领域直接相关的一些重大关键基础科学问题。
研究目标:
本重大项目的科学目标是发展或创制合成气、天然气制取清洁液体燃料的化学与化工过程新思路或新技术;发展或创制以烃类和含氧化合物、生物质等可再生资源的高效、清洁制氢工艺和工程技术;发展或创制低能耗无二次污染的耦合脱硫、脱硝及脱除重金属的技术与工艺;发展与能源有关的化学化工基础科学,特别是在催化、工程与材料科学和环境化学等方面。
主要研究方向:
以合成液体燃料为目标的基础科学问题
探索以合成气为反应物的定向合成液体燃料的科学规律,研究催化剂结构等因素对碳链生长机制的调控和影响,产物烯烃再吸附对产物结构调变的作用机理;发现调控和优化合成油碳链分布和性能的新方法。
研究以合成气合成低碳醇的反应机理,探索合成低碳醇的选择性规律、相关C-C键和C-OH键形成机理及其调控机制,获取合成低碳醇的新技术及工艺。
研究天然气(主要是CH4)直接转化为液体燃料的反应,主要包括低碳烃分子的温和活化及氧的适度可控活化,创制直接制备含氧化合物和高碳烃类的新思想或新工艺。
氢的制备及其作为能源应用的基础科学问题
研究烃类及甲醇、乙醇等含氧化合物或由生物质发酵和水解得到的高碳醇类化合物和糖类化合物的催化制氢过程。着重研究与此相关的反应工程系统的流体力学行为及新型反应工程系统的构建及优化策略;寻求抗热冲击大空速CO转换和净化结构催化剂,重点探讨提高催化剂的催化效率(活性、选择性和稳定性)、降低CO含量的新途径。
研究利用生物质等可再生资源转化制氢的反应本质,为实现生物质的高效转化和发展新的可再生能源生产过程提供理论依据