资讯 | 新一轮国家重点研发计划将攻克多项涂料核心关键技术

近日，工业和信息化部发布国家重点研发计划“高性能制造技术与重大装备”等16个重点专项2024年度项目申报指南。该重点专项总体目标是以国家重大需求为导向，支撑新一代信息技术、智能制造、新能源、现代交通、深海/深空/深地探测等重要领域的发展，补短板与建优势并举，解决高端功能与智能材料的重大基础原理、核心制备技术与工程化应用等关键问题。

其中，“高端功能与智能材料”重点专项2024年度指南部署坚持问题导向、重点突出的原则，围绕先进能源材料、关键医用与防疫材料、高端分离膜及催化材料、机敏/仿生/超材料、特种及前沿功能材料和材料基因工程应用技术6个技术方向，按照基础研究类、共性关键技术类、应用示范类三个类别，拟启动42项指南任务，拟安排经费2.23亿元。

涂界记者注意到，“高端功能与智能材料”重点专项子项目包括“用于高压输电导线自降温增容涂料技术的研发”、“抗熔损自修复功能防护涂层材料与关键技术”、“高端农机装备用高性能轻量化低成本关键材料技术”、“跨海峡悬浮隧道工程特种结构材料设计理论与防护方法”、“混氢燃气涡轮发动机高温防护涂层研究”、“新能源汽车热塑性复合材料构件绿色高效制造技术及装备”等项目。

用于高压输电导线自降温增容涂料技术的研发（共性关键技术）

研究内容：针对户外服役的高压输电导线等电力设备因热量聚集造成的电力限容、热管理成本高等问题，开发基于被动辐射降温原理的高电压输电导线自降温涂层材料。设计适用于高压导线特殊曲面结构的高散射效率、热发射性能微结构；研发功能性弹性体和金属氧化物降温涂层材料，优化降温效果、耐久性和环境适应性；研发降温材料百公斤级生产制备技术和相适应的无人化连续涂覆工艺；在不同气候区开展现场降温测试，评估实际增容量和不同场景高压导线的自降温特性。

考核指标：开发出不少于2种适应高压导线的多角度曲面的新型微结构，0.3-2.5μm可见光和近红外波段区间反射率>80%，大气辐射窗口（8-13μm）波段发射率>90%；降温涂层实现日间降温幅度>10%，冷却功率>150 W/m2，材料粘合力>3×104N/m2，紫外老化耐受≥1000小时且无变色/龟裂现象，阻燃性能达FV-0级，表面水接触角测试>120度，形成涂料年产百公斤级规模能力，完成高电压输电导线的连续化自动涂覆。在3种以上典型气候区，累计20 km以上的高电压输电导线上开展现场降温测试，平均增容效率>10% 。

抗熔损自修复功能防护涂层材料与关键技术（共性关键技术，区域定向）

研究内容：围绕高精密压铸模具表面热疲劳龟裂、冲击磨损、冲蚀熔损等失效难题，研究其在热-力-介质多因素工况下的动态服役行为，建立耦合损伤失效模型；基于数据驱动技术，发展高强韧抗熔损防护涂层的多尺度表界面精准设计方法；开发能场复合激光合金强化改性技术，实现复杂压铸模具表面硬化层与组织缺陷等精确控制；开发高强韧抗熔损防护涂层材料，研究自修复功能协同的延寿增效机理，突破高离化PVD涂层装备与强结合涂层制备等关键技术；开展激光强化复合抗熔损防护涂层集成技术在铝/镁合金精密压铸模具的性能评价与工程验证研究，实现典型示范应用。

考核指标：激光强化改性层深度≥0.5 mm，硬度≥800 HV，选区冲击韧性提高20%以上；研发出2-3种高离化PVD强韧抗熔损自修复防护涂层材料，室温~700℃摩擦系数≤0.35，涂层硬度≥30 GPa，断裂韧性≥3 MPa•m1/2，膜基结合力≥80 N，抗熔损温度≥700℃，涂层熔损缺陷自修复后性能不低于原性能80%；研制1套高离化PVD镀膜装备，形成示范应用；实现激光强化复合抗熔损防护涂层集成技术在铝/镁合金高精密压铸模具的示范应用，抗熔损防护性能较现役材料提高2倍以上，使用寿命≥13万模次。

高端农机装备用高性能轻量化低成本关键材料技术（共性关键技术，部省联动）

研究内容：开展高端农机装备用高强韧耐腐蚀纳米陶瓷颗粒增强铝基复合材料、金刚石抗粘耐磨复合涂层材料和超高强耐磨硼钢新材料研究。建立纳米陶瓷颗粒增强铝基复合材料的体系设计和组织性能优化与低成本调控方法，开发基于金刚石微粒增强的高强度、高耐磨、自润滑复合涂层材料，研发大规格棒坯均质半连铸、复杂薄壁型材精准控形控性热挤压、节能热处理及表面涂装成套技术和综合性能评价体系，并在收获和插秧机机架、箱体等典型零部件上应用考核；开展超高强耐磨硼钢成分设计、均质化冶炼制备、组织性能调控、零部件表层耐磨涂层制备与延寿及质量一致性评价等关键技术研究，优化设计制造高速犁机架、犁铧和重型圆盘耙片等典型部件并在大田应用考核。

考核指标：开发出高端农机装备用新材料4种，其中：超高强韧抗疲劳可焊接纳米陶瓷颗粒增强铝基复合材料，抗拉强度≥630MPa，屈服强度≥580MPa，断后伸长率≥8%，弹性模量≥80GPa，比吸能≥70kJ/kg，疲劳强度≥250MPa，疲劳寿命较7N01铝合金提高2倍，激光焊接接头系数≥90%，中性盐雾寿命≥2000小时，成本与7N01铝合金相当；高强韧耐腐蚀易成形纳米陶瓷颗粒增强铝基复合材料，抗拉强度≥440MPa，屈服强度≥400MPa，断后伸长率≥12%，弹性模量≥80GPa，比吸能≥45kJ/kg，疲劳强度≥160MPa，疲劳寿命较6061铝合金提高2倍，激光焊接接头系数≥95%，中性盐雾寿命≥3000小时，成本与6061铝合金相当；超高强硼钢，抗拉强度≥1700MPa，屈服强度≥1400MPa，断后伸长率≥10%，室温冲击功≥50J（U型缺口标准试样），成本不高于65Mn钢；高强耐磨硼钢，抗拉强度≥1500MPa，屈服强度≥1300MPa，断后伸长率≥12%，室温冲击功≥60J（U型缺口标准试样），洛氏硬度≥50HRC，载荷40N时磨损率≤25mg/km（GB/T12444金属材料磨损试验方法），其耐磨性相较于65Mn 提高20%，成本不高于65Mn钢，硼钢重型圆盘耙片和高速犁铧的服役寿命分别≥12000亩和≥5000亩（新疆沙石土壤）。至少2种铝基复合材料轻量化结构件和2种硼钢部件在农机装备应用验证不少于50台套，通过在大田的考核验证。

跨海峡悬浮隧道工程特种结构材料设计理论与防护方法（青年科学家）

研究内容：针对跨海峡悬浮隧道建设对高性能急需结构材料的需求，研发高强韧-高吸能-高抗裂-高抗渗-耐腐蚀的结构材料体系；研究结构材料在海洋极端动力环境下的极限强度、疲劳特性与破坏机理；研究海洋环境多离子传输与多场耦合腐蚀劣化机理，研发悬浮隧道用新型结构材料防腐关键技术，建立电化学可持续协同修复防护系统。

考核指标：构建水深不小于90m新型材料设计理论与防护方法，水泥基结构材料同时满足强度高于80MPa、直拉应变大于8%、抗落锤冲击10000次以上、峰值应力裂缝宽度小于0.1mm、抗渗等级达到P12；发展基于我国极端浪、流作用下悬浮隧道流固耦合的材料极限与疲劳寿命分析方法和软件1套，完成典型结构全跨完全水弹性试验验证；结构材料实现多尺度主动防腐与协同修复，寿命期内混凝土保护层强度损失不超10%、钢筋钝化率保持95%以上。

混氢燃气涡轮发动机高温防护涂层研究（共性关键技术）

研究内容：针对混氢燃气涡轮发动机关键热端部件复杂环境服役需求，开展混氢燃烧环境下高温/超高温热障涂层、高温可磨耗封严涂层材料及结构设计；研究类柱状热障涂层沉积高效、厚度均匀、结构可控的制备技术，以及抗高温水氧腐蚀与耐烧结封严涂层的制备技术；揭示粘结层及类柱状热障涂层、封严涂层在高温水蒸气中的腐蚀和失效机制，以及涂层改性对混氢环境下涂层性能优化作用；建立模拟混氢服役环境多因素耦合热障涂层、封严涂层性能评价方法，提出热障涂层、封严涂层寿命典型评定判据。

考核指标：1）单层高温热障涂层:单层类柱状热障涂层1250℃燃气（混水蒸气）热冲击寿命≥2000次；单层类柱状陶瓷层热导率≤1.3W/mK（室温-1200℃）；每平方厘米类柱状涂层沉积速率≥10微米/分钟；双联叶片涂层分布最厚/最薄厚度比≤3；2）双层超高温热障涂层：双层类柱状陶瓷层热导率≤1.6W/mK（室温-1500℃）；双层类柱状热障涂层1500℃燃气（混水蒸气）热冲击寿命≥1500次；3）封严涂层：1200℃燃气热冲击（混水蒸气）寿命≥2000次；封严涂层可磨耗性：进给深度比（IDR）≤30%（1200℃，450m/s线速度，50μm/s进给速度）。

同时，工信部还披露了“高性能制造技术与重大装备”重点专项2024年度“揭榜挂帅”榜单。工信部要求，揭榜立项后，揭榜团队须签署“军令状”，对“里程碑”考核要求、经费拨付方式、奖惩措施和成果归属等进行具体约定，并将榜单任务目标摆在突出位置，集中优势资源，全力开展限时攻关。“新能源汽车热塑性复合材料构件绿色高效制造技术及装备（应用示范类）”入围。

该项目用户单位为上海汽车集团股份有限公司、奇瑞汽车股份有限公司，研发时限为3年，立项1年和2年后开展“里程碑”考核。榜单金额不超过2200万元。研究内容：研究非极性热塑性材料与极性漆膜材料界面强化机制，开发热塑性复合材料构件制造过程综合排放评估与调控方法，突破热塑性树脂改性与在线混炼、热塑性复合材料复合成型、模内注射涂装以及多工序集成等关键技术，研制新能源汽车热塑性复合材料构件绿色高效制造成套装备，在新能源汽车制造中应用示范。

该项目考核指标：形成热塑性复材构件绿色高效制造工艺，在线混炼纤维含量自动控制精度优于2%，树脂注射精度优于±0.1%，模压模具型面温度控制精度优于±2℃、重复定位精度优于0.05mm，热塑性复材双轴强度≥420MPa，模内注射涂装工艺综合能耗与排放降低≥50%；研制多工序集成制造装备，电池下壳体等大尺寸构件生产节拍≤90 秒/件，刹车踏板、控制臂、推力杆等小尺寸构件生产节拍≤25秒/件，自动压装精度优于±0.5mm，具备关键尺寸、零部件间隙和旋转动部件力矩检测功能；热塑性复材主承力件成本不高于同类铝合金构件且重量下降≥15%，在不少于5种新能源汽车应用示范。

国家重点研发计划，主要由原来的国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家高技术研究发展计划（863计划）、国家科技支撑计划、国际科技合作与交流专项、产业技术研究与开发基金和公益性行业科研专项等整合而成。主要针对事关国计民生的重大社会公益性研究，以及事关产业核心竞争力、整体自主创新能力和国家安全的战略性、基础性、前瞻性重大科学问题、重大共性关键技术和产品，为国民经济和社会发展主要领域提供持续性的支撑和引领。