3月12日，科學技術部發布國家重點研發計劃“制造基礎技術與關鍵部件”重點專項2021年度項目申報指南。為落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》《國家創新驅動發展戰略綱要》等規劃，國家重點研發計劃啟動實施“制造基礎技術與關鍵部件”重點專項。根據本重點專項實施方案的部署，現發布2021年度項目申報指南。

 

　　“制造基礎技術與關鍵部件”重點專項2021年度項目申報指南中明確提到，本重點專項按照產業鏈部署創新鏈的要求，從基礎前沿技術、共性關鍵技術、示范應用三個層面，圍繞關鍵基礎件、基礎制造工藝、先進傳感器、高端儀器儀表和基礎技術保障五個方向部署實施。

 

　　按照共性關鍵技術類和示范應用類，擬啟動18個項目，安排國撥經費總概算約1.8億元(其中，方向1.1~1.9為青年科學家項目，國撥總經費不超過4500萬元)。為充分調動社會資源投入制造基礎技術與關鍵部件的技術創新，在配套經費方面，共性關鍵技術類項目(非青年科學家項目)，配套經費與國撥經費比例不低于1:1；示范應用類項目，配套經費與國撥經費比例不低于2:1。鼓勵產學研團隊聯合申報。

 

　　通過本專項的實施，進一步夯實制造技術基礎，掌握關鍵基礎件、基礎制造工藝、先進傳感器和高端儀器儀表的核心技術，提高基礎制造技術和關鍵部件行業的自主創新能力；大幅度提高交通、航空航天、數控機床、盾構設備、農業機械、重型礦山設備、新能源裝備等重點領域和重大成套裝備自主配套能力，強有力支撐制造業轉型升級。

 

　　2021年度擬啟動項目研究方向如下：

 

　　1、共性關鍵技術

 

　　1.1滾動軸承基礎物理參數檢測技術(青年科學家項目)

 

　　研究內容：研究滾動軸承潤滑性能檢測原理與技術；研究滾動軸承旋轉組件溫度檢測原理與技術；研究滾動軸承內部游隙及受力狀態檢測原理與技術；開展滾動軸承基礎物理參數檢測技術驗證。

 

　　考核指標：研制出真實工況條件下軸承的油膜厚度與分布、旋轉組件溫度、軸承內部游隙及受力狀態的檢測裝置；油膜厚度測量范圍0.1~300μm，分辨率優于0.1μm；運轉條件下軸承內外套圈、保持架的溫度測量范圍RT~180℃，精度優于±0.5℃，測量轉速不低于30000r/min；運行狀態下力測量范圍不小于軸承額定動載荷的30%，精度優于±1%FS；申請發明專利≥3項。

 

　　1.2滾動軸承裝配基礎與智能裝配方法(青年科學家項目)

 

　　研究內容：研究滾動軸承組件裝配工藝對服役性能影響機理，滾動軸承裝調工藝對轉子系統服役性能影響機理；研究滾動軸承組件/轉子系統裝配工藝參數優化方法與軟件系統；研制針對滾動軸承組件/轉子系統裝調過程，具備精準檢測、自動調整、自適應壓裝的智能裝配原理驗證系統，提高軸承合套成功率。

 

　　考核指標：考慮滾動軸承裝調工藝參數的軸承服役性能仿真預測準確率>70%；裝配工藝參數優化軟件可實現軸承組件最優選配、裝調載荷、裝調相位、連接載荷等參數精準計算；滾動軸承智能裝配工藝裝置裝配過程力載荷檢測與控制精度優于±0.5%FS；位移測量與調控分辨率優于0.2μm；申請發明專利≥3項。

 

　　1.3高功率密度液壓元件摩擦副壽命預測與延壽設計(青年科學家項目)

 

　　研究內容：研究液壓元件摩擦副的多尺度多自由度動力學特性、固—液—熱多場耦合建模理論；研究摩擦副間隙油膜關鍵參數原位測試原理；研究高速重載摩擦副性能退化規律和典型損傷機理，建立界面累積損傷和元件性能動態劣化評估模型；研究新型摩擦副調控延壽設計方法，并開展相關試驗驗證。

 

　　考核指標：2種以上液壓元件的摩擦副油膜性能分析與動態演化仿真軟件各1套，仿真精度≥90%；液壓元件摩擦副油膜參數分布式測試裝備1套，具備油膜厚度場、溫度場、壓力場等至少3種在線測試功能；針對航天航空等領域，液壓元件功率密度提高20%以上；申請發明專利≥2項。

 

　　1.4高性能液壓閥性能在線監測與智能控制(青年科學家項目)

 

　　研究內容：研究液壓閥口的沖蝕磨損及閥芯卡滯機理與演化規律；建立多維融合感知的液壓閥性能衰退與預測模型；研究電液控制閥服役過程的實時補償技術，開發具有性能監測和故障診斷功能的可編程集成控制器；開展相關試驗驗證。

 

　　考核指標：高可靠智能型電液控制閥樣機2種以上；控制精度<0.1%，典型故障檢測類型≥5類，識別率≥80%；具備IO-link總線通訊接口的位置軸控精度不低于1%FS；申請發明專利≥3項。

 

　　1.5齒輪傳動系統多維信息感知及智能運維(青年科學家項目)

 

　　研究內容：研究傳動/感知/控制等深度融合的智能化齒輪傳動系統，探索傳動系統全生命周期內輪齒損傷(如點蝕、磨損、膠合、斷齒)、應力、溫度、振動等多維信息監測新方法；研究齒輪傳動系統多維信息的故障自診斷及自適應調控等智能運維機制；研究齒輪傳動系統服役性能及殘余壽命的智能預測方法。

 

　　考核指標：齒輪傳動系統智能感知及智能運維驗證系統1臺/套；具備傳動系統內部應力、溫度、振動及輪齒損傷等監測功能，監測精度優于5%；具備智能運維功能，故障自診斷正確率不低于80%；申請發明專利≥3項。

 

　　1.6基于二維材料的柔性應變傳感器陣列(青年科學家項目)

 

　　研究內容：研究基于二維材料的柔性應變傳感器敏感材料的性能調控方法和微觀機理；研究與微納加工、印刷工藝兼容的應變敏感材料、傳感器結構、可靠性及封裝技術，以及柔性應變傳感器陣列的加工方法；在工業或人體表皮進行長期連續監測驗證。

 

　　考核指標：傳感器應變系數≥500，拉伸性≥50%，最低檢測限≤0.08%，循環穩定性≥50000次5%應變，響應時間≤50ms；陣列性能離散性≤5%；研制應變傳感可穿戴集成系統原型，申請發明專利≥3項，制定技術規范或標準≥1項。

 

　　1.7高靈敏磁電阻傳感器(青年科學家項目)

 

　　研究內容：研究高靈敏磁電阻傳感器敏感材料、原理和結構；研究低噪聲磁性多層膜結構材料；研究磁電阻—微機電和磁電阻—超導一體化調制效應的影響機理；研究高靈敏磁傳感器芯片制造工藝；研究傳感器的噪聲抑制、磁通匯聚、三維集成、封裝等關鍵技術；研究傳感器ASIC芯片設計；研制原型器件，并在工業現場試驗驗證。

 

　　考核指標：磁傳感器靈敏度優于200mV/V/Oe，量程≤±100μT，功耗≤100mW，本底噪聲≤1pT/Hz 1Hz；申請發明專利≥3項。

 

　　1.8高靈敏MEMS三維電場傳感器(青年科學家項目)

 

　　研究內容：研究高靈敏MEMS三維電場傳感器的敏感機理和結構；研究三分量電場耦合干擾抑制方法及高精度測量方法；研究傳感器制備工藝、抗表面電荷積聚封裝等關鍵技術；研究傳感器弱信號檢測方法，研制出傳感器原型，并在工業現場試驗驗證。

 

　　考核指標：傳感器測量范圍0~100kV/m；單分量電場分辨力優于1V/m；軸間耦合度<5%；準確度優于5%；傳感器敏感結構尺寸≤12mm×12mm；申請發明專利≥3項，制定技術規范或標準≥1項。

 

　　1.9硅基厚金屬膜制造工藝基礎(青年科學家項目)

 

　　研究內容：研究圓片級硅基MEMS厚金屬膜工藝兼容性技術；研究高質量厚金屬膜材料力學性能匹配方法、工藝和原位測試技術；研究硅基厚金屬膜微結構釋放技術，開發基于硅基MEMS厚金屬膜工藝能力驗證評價技術，開展工藝可用性驗證。

 

　　考核指標：建立硅基厚金屬膜制造基礎工藝體系，圓片直徑≥150mm，金屬膜厚度≥5μm，厚度誤差≤±3%；工藝驗證器件數量≥2種；申請發明專利≥3項。

 

　　1.10分布式獨立電液控制系統關鍵技術

 

　　研究內容：研究典型非道路移動機器的電液控制系統構型原理與參數優選方案；研制集成化一體化的電液控制執行機構；開發硬件在環仿真和試驗測試系統，研究全局功率匹配和高效能量管理方法；研究分布電液控制系統的高動態泵閥復合控制技術，并開展相關試驗驗證。

 

　　考核指標：分布式電液控制執行機構1套，應用至非道路移動機器整機并較原有機型降低燃油消耗40%；分布式電液控制系統能效分析與優化設計軟件1套；總線型數字式綜合控制器1套，流量控制誤差≤2%；模擬測試系統平臺1套；申請發明專利≥2項。

 

　　1.11工業測控高精度硅基壓力傳感器關鍵技術

 

　　研究內容：研究差壓、表壓和絕壓高精度壓力傳感器芯片設計制造關鍵技術；研究硅基MEMS加工應力控制方法與傳感器高可靠封/組裝技術；研究寬溫區溫度補償校準方法，實現基于自主開發壓力敏感芯片的系列化壓力傳感器在流程工業、裝備工業等重點領域應用驗證。

 

　　考核指標：差壓傳感器量程0.015MPa，非線性誤差0.3%FS，遲滯0.05%FS，工作溫度-40~85℃；表壓傳感器量程0.5MPa，非線性誤差0.2%FS，遲滯0.05%FS，工作溫度-40~85℃；絕壓傳感器量程3MPa，準確度0.02%FS，工作溫度-40~85℃；高溫壓力傳感器量程2MPa，準確度0.25%FS，工作溫度-55~250℃，響應頻率≥400kHz；壓力變送器準確度0.05%FS；申請發明專利≥5項。

 

　　1.12工業機器人減速器狀態監測傳感器關鍵技術

 

　　研究內容：研究薄膜應變傳感器在機器人減速器部件表面上的原位集成工藝、設計制造及可靠性技術；研究適應減速器內部環境的無線應變傳感器設計制造及測量技術；研究MEMS薄膜聲發射傳感器設計制造及可靠性技術；研制的傳感器在諧波減速器和RV(旋轉矢量)減速器應用驗證。

 

　　考核指標：諧波減速器應變傳感器靈敏度因子≥1.5，TCR(電阻溫度系數)≤110ppm，線寬≤10μm曲率半徑62.5μm基底；RV減速器無線應變傳感器測試范圍0~1000με，誤差≤±1%；聲發射傳感器工作頻率范圍40~400kHz，靈敏度優于60dB；申請發明專利≥3項。

 

　　1.13開放式數控系統安全可信技術

 

　　研究內容：研究開放式數控系統協議安全、密碼資源管理、數據安全等應用技術；研究數控系統密碼應用、身份管理及管理平臺等關鍵技術；開發與數控系統融合的可信密碼控制模塊；構建可信度量、可信驗證、信任鏈傳遞方法等數控系統安全可信體系結構及標準規范；在航空航天、裝備制造等領域開展安全可信數控系統的應用驗證。

 

　　考核指標：可信密碼模塊符合GMT 0028-2014《密碼模塊安全技術要求》，加/解密時延<1ms；基于可信密碼模塊的安全數控系統對程序、數據和功能具有不少于8個級別的存取權限；數據傳輸加解密吞吐率≥100MB/S；可信互操作協議支持數控裝備互聯互通等協議≥3種；制定標準規范≥3項。

 

　　1.14智能網聯工業控制安全一體化增強技術

 

　　研究內容：研究智能網聯工業控制安全一體化風險多重耦合機理、失效判定方法及入侵/故障檢測技術；研究實時狀態分析、動態風險預測和智能決策支持技術；研究設備安全增強的信息模型和數據接入方式；研制工業控制安全一體化增強裝置，在重大裝置、流程工業等開展應用驗證。

 

　　考核指標：增強裝置2套，支持工業協議≥6種，具備關鍵安全指標在線分析、動態適配和協同性驗證功能；知識庫和算法庫≥5類；具備功能安全完整性SIL3、信息安全SL2的儀表和控制設備≥3種；制定標準規范≥2項。

 

　　1.15典型流程工業信息安全防護關鍵技術

 

　　研究內容：研究工業互聯網架構下典型生產過程和裝置的攻擊脆弱性機理及響應機制；研究內嵌工業特征的信息安全防護關鍵技術；開發智能型安全防護原型系統；搭建測試驗證平臺，并在石油、化工、建材等典型流程工業開展應用驗證。

 

　　考核指標：可配置、可移植的智能型信息安全防護原型系統2套，支持工業協議≥6種；功能安全完整性等級SIL2，信息安全等級SL2；申請發明專利≥5項，制定標準規范≥2項。

 

　　2示范應用

 

　　2.1動力系統關鍵傳感器開發及示范應用

 

　　研究內容：研究集成式多路電壓傳感器設計、高低壓可靠隔離、高壓切換開關及高精度模數轉換技術；研究寬量程電流傳感器芯片設計及可靠性技術；研究高精度電機位置傳感器薄膜材料工藝、設計及制造技術，開發信號調理電路；開發傳感器及模塊應用技術，在電動汽車等領域示范應用。

 

　　考核指標：多路電壓傳感器最高檢測電壓≥1000V，電壓檢測精度優于0.5%，采樣率≥1MHz，分辨率≥12 Bit；電流傳感器直流量程±1000A，精度優于0.1%；電機位置傳感器轉速范圍0~30000r/min，分辨率≥16 Bit(360度角度范圍)，系統延時≤2μs；檢測高壓母線電流，功能安全等級ASIL B；傳感器可靠性水平滿足不同電動汽車用戶單位要求。

 

　　2.2動力電池組控制安全傳感器開發及示范應用

 

　　研究內容：研究動力電池組單體電壓與溫度檢測方法，高速高精度模數轉換及多芯片擴展技術；研究電池熱失控的壓力、VOC(揮發性有機化合物)、氣溶膠等傳感器設計制造技術；開發傳感器及模塊應用技術，在電動汽車等領域示范應用。

 

　　考核指標：單體直流電壓監測范圍±5V，測量精度優于±2.5mV；熱失控監測傳感器壓力測量范圍50~250kPa，誤差≤±1.5kPa，響應速度≥100ms；VOC傳感器檢測氣體成分包括：CO、CO2、C2H4、CH2O有機揮發物，測量范圍0~5000ppm，誤差≤±15%；氣溶膠傳感器測量范圍200~5000μg/m3，誤差≤±15%；整機安全：防止乘客倉起火ASIL D，防止人員觸電ASIL D；傳感器可靠性水平滿足不同用戶單位要求。

 

　　2.3醫療影像裝備關鍵傳感器開發及示范應用

 

　　研究內容：研究SiPM(硅基光電倍增管)輻射傳感器設計制造；研究磁柵位置傳感器設計制造及抗輻照技術；研究強磁場背景下高分辨磁場傳感器設計制造技術；研究傳感器敏感元件與相關抗輻照調理電路設計；研制的傳感器在CT(斷層掃描儀)、PET(正電子發射斷層成像)、RT(影像引導放療)或MR(磁共振)等醫療影像裝備示范應用。

 

　　考核指標：輻射傳感器光子探測效率≥50%，增益≥2.5×106，單光子時間分辨率<100ps；磁柵位置傳感器分辨力≤1μm，抗輻照能力≥100000cGy；磁場傳感器分辨率≤10μT 1.5T，靈敏度優于30nT/Hz1/2；上述傳感器至少在2類醫療影像裝備上示范應用；傳感器可靠性水平滿足不同用戶單位要求。

 

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