01

根据国家“双碳”发展战略部署，时速600公里高速磁浮、时速400公里及以上动车组及双层动车组为代表的超高速列车凭借高速高效、轻量智能、节能环保的优势，将成为未来主流产品，而解决其存在的高速-能耗-低碳、轻量-安全-大载荷突出矛盾是关系今后发展的最主要问题。因此，寻求综合性能优良的新材料、新结构，突破传统金属材料的局限，形成更轻、更强的材料-结构-工艺一体化核心技术解决方案，是确保高速列车领域引领地位、提升国际话语权的良好路径，也将为国家战略新型材料在高端装备领域应用提供产业引擎。以碳纤维为代表的国家战略新型材料，具有高强度、高模量、耐腐蚀、耐疲劳、可设计性强等优异性能，是解决高速-能耗-低碳、轻量-安全-大载荷矛盾问题、实现高速列车轻量化的绝佳选择。

02

芯粒（Chiplet）技术相较于传统芯片，可有效降低成本，提升集成规模和设计效率，缓解对先进工艺的依赖。但是由于缺乏有效的产业牵引，我国在Chiplet标准制定、技术研究、产品研发、生态构建等方面与国外先进水平存在一定差距，导致目前国内Chiplet技术和产业发展相对缓慢。在过去的二十年中，我国信息通信产业实现了跨越式发展，形成了广泛的应用场景、完善的产业生态和充足的人才储备，为发挥新型举国体制开展关键核心技术攻关创造了条件。据分析，Chiplet技术有望应用于5G基站、数据中心、人工智能平台等信息通信产业核心环节，提供更低成本、更高算力的基础设施。因此打造Chiplet“中国方案”、快速实现Chiplet技术和产业突破，是突破芯片技术封锁、实现集成电路领域高水平自立自强的关键。

03

石油基炭材料及其制备的石墨制品，在国防军工、航空航天、核工业、冶金、新能源汽车等诸多领域得到了广泛的应用，但在超高功率石墨电极本体及接头、高能量密度锂电池负极材料、各向同性核石墨、高性能沥青基碳纤维、优质炭素材料用石油沥青等产品国内还以中低端为主，高端产品仍依赖进口，有些甚至受到严格管控。因此实现石油基炭材料的高端化发展，尤其在“双碳”目标下，实现炼油“油转特”转型升级具有很现实的意义。必须加大高端应用技术研发，打造具有自主知识产权的高端炭材料生产技术。

04

空间天线是航天器的千里眼及顺风耳，新一代卫星对星载天线提出了更大尺寸、更高性能的迫切需求。阵列天线具有波束灵活、抗干扰能力强等特点，是未来空间天线技术的重要发展方向，在空间微波遥感、雷达、通信以及空间电站无线能量传输等领域有着广泛的发展前景。

阵列天线的性能直接与天线有效口径相关，天基SAR等任务往往需要数十平方米，甚至上千平方米的阵列天线。但是由于火箭上行包络的限制，以传统刚性材料为主要结构的阵列天线，受到重量、收拢包络尺寸等一系列问题的制约，极大地限制了星载大型和超大型阵列天线的在轨应用。而薄膜技术是解决上述问题的有效手段。薄膜天线具有面密度低、收拢体积小、展开方式灵活和成本低等优点，容易实现更高面质比的阵列天线，已成为国内外星载天线领域的研究热点及难点。星载薄膜阵列天线的开发，面临高性能材料、高效率传热技术和芯片化微波组件开发等一系列工程难题，已成为制约我国星载阵列天线发展的关键问题。

05

生殖干细胞移植是创制鱼类全雌（雄）单性新种质的前沿育种技术，可以显著加速鱼类性控育种进程，提高养殖经济效益，推动鱼类养殖产业绿色可持续发展。然而由于鱼类供体生殖干细胞系难以长期培养、受体内源性生殖干细胞不易全部清除、传统移植方式存在非定向性迁移等诸多因素影响，极大限制了生殖干细胞移植技术在养殖鱼类单性种质创制中的广泛应用。因此，如何突破鱼类体外生殖干细胞稳定传代、受体不育系高效制备、生殖干细胞靶向移植等系列关键技术环节，实现鱼类生殖干细胞的快速、高效、精准移植是创制鱼类单性新种质迫切需要解决的产业技术难题。

06

我国地处亚洲季风区，水资源时空分布不均，是一个严重缺水的国家，历史上曾多次发生严重旱情。特别是2022年长江流域发生流域性特大干旱，给社会经济造成了较大影响，引起社会各界的高度关注，也促使水利行业深入思考如何更好地发挥已建众多大型水库群的水资源综合利用效益。

目前，经过几十年的科技攻关和技术进步，我国的水文气象监测预报、通信、水库调度决策水平已经处于国际前列。随着具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水利体系和数字孪生流域的持续构建，可以为水库汛期水位动态控制、联合优化调度提供强有力的技术支撑。

研发梯级水库群汛限水位联合优化调控技术，一方面可充分发挥大型水库群联合运行调度作用，在不降低原防洪标准的前提下实现洪水资源化，提高水库汛末的蓄满率，破解水资源时空分布不均的难题，实现综合利用效益的最大化；另一方面，可充分利用现有水利工程条件，完善调度方案和操作规程，达到防洪减灾、减少弃水、增加供水等多目标，是实现水利发展的一条非工程措施，可为加快水利高质量发展提供“软实力”。本问题的研发是面向水旱灾害防御、水电清洁能源、水资源综合利用以及水生态环境保护的重大国家需求，具有重大的理论意义和工程应用价值。

07

我国是世界化工产值第一大国，化工行业总产值约14万亿元，占全球化工产值的40%左右。随着我国化工行业的迅猛发展，化工废盐产生量也随之逐年递增，化工废盐具有产生面广、量大、种类多、组分复杂等特点，其中有机污染化工废盐最常见、处理难度最大的一类可溶性固体废物，普遍具有废物和资源的双重属性。这类废盐以硫酸钠、氯化钠及二者的混合物为主，有的废盐还伴有重金属、有毒难降解有机物、硝酸根等国家重点控制的污染物。有机污染化工废盐中的污染物不仅会直接危害人类健康，若处理不当，还会导致地表水、地下水污染及土壤污染，甚至导致土地盐碱化、生态环境恶化。除废物属性外，有机污染化工废盐也具有资源属性。作为化学工业的最基本原料之一，氯化钠和硫酸钠等原生盐类当前主要通过盐矿开采、海水蒸发等途径获取，大量生产、大量消耗、大量排放的生产方式尚未得到根本性扭转。当前，我国亟须建立完善化工废盐利用处置的污染防治标准体系，攻关利用处置技术并开展工程应用示范，助力我国由化工大国向强国迈进。

08

我国是世界上荒漠化面积最大、受风沙危害最严重的国家之一，全国荒漠化土地约占国土面积的1/4。国家提出以沙漠、戈壁、荒漠为重点建设数亿千瓦级大型风光基地，推动构建以清洁低碳能源为主体的能源供应体系，加快能源绿色低碳转型。由于荒漠新能源基地所在地区大多处于电网末端，电网支撑弱，经济欠发达，本地负荷小，新能源基地缺少大电网支撑，安全运行面临挑战，无法就地消纳。为此，要将荒漠化地区改造成为绿色能源基地，亟须解决如何在缺乏电网支撑的情况下实现数亿千瓦级荒漠新能源发电基地安全稳定送出的关键问题。

09

伴随美国对中国贸易战的不断升级，美国对中国芯片（尤其是先进工艺制程的高端芯片）的设计制造能力进行全面封杀，通过使用先进工艺提高自主可控芯片整体性能的进程严重受阻。如何在现有较为落后但自主可控的国产工艺上设计并制造高性能的芯片成为亟须解决的现实问题。传统的产业升级模式需要在每一代升级时更换硬件设备和软件，带来极大的升级成本（包括时间成本和资源消耗成本）。如果面向行业需求定制一种SoC芯片，能够兼顾高性能和可编程的灵活性，实现在未来一代或多代的产业升级时不需要更新硬件只需要更新软件，将会产生显著的“降本增效”的效果。因此，现阶段我们亟须破解“如何发展面向高性能和低成本行业应用升级的自主可控SoC芯片”这一重要的产业技术问题。

10

煤炭是我国能源安全的“压舱石”，冲击地压已成为制约我国煤矿安全生产和产能释放的头号杀手，而且随着开采深度的不断增加，其影响越发凸显，将严重影响我国能源战略安全和国民经济持续健康发展。因此，如何突破冲击地压煤层开采技术瓶颈，实现安全、智能、高效开采是迫切需要解决的关键工程技术难题。