“十三五”期間，通過支持我國優勢學科和交叉學科的重要前沿方向，以及從國家重大需求中凝練可望取得重大原始創新的研究方向，進一步提升我國主要學科的國際地位，提高科學技術滿足國家重大需求的能力。各科學部遴選優先發展領域及其主要研究方向的原則是：
（1）在重大前沿領域突出學科交叉，注重多學科協同攻關，促進主要學科在重要方向取得突破性成果，帶動整個學科或多個分支學科迅速發展；
（2）鼓勵探索和綜合運用新概念、新理論、新技術、新方法，為解決制約我國經濟社會發展的關鍵科學問題做貢獻；
（3）充分利用我國科研優勢與資源特色，進一步提升學科的國際影響力。各科學部優先發展領域將成為未來五年重點項目和重點項目群立項的主要來源。
國家基金委此次共公佈了八大學部的“優先發展領域及主要研究方向”，其中屬於工程與材料科學部的“優先發展領域及主要研究方向”如下：
（1）亞穩金屬材料的微結構和變形機理
主要研究方向：發展新型具有特殊性能的非晶態合金體系；複雜合金相的結構和性能研究；結構特徵與表徵方法；結構與熱穩定性；變形機理及強化機制；脆性斷裂機理及韌化；深過冷條件下的凝固行為及晶體形核和生長過程研究。
（2）高性能輕質金屬材料的製備加工和性能調控
主要研究方向：輕質金屬材料（鋁、鎂、鈦合金和泡沫金屬等）合金設計、強韌化機理及組織性能調控研究；先進鑄造、塑性加工以及連接過程中的工藝、組織和性能調控的基礎理論研究；使役性能與防護基礎理論研究；燒結金屬孔結構控制基礎研究。
（3）低維碳材料
主要研究方向：低維碳材料的結構特徵及其新物性的物理起因；低維碳材料中電子、光子、聲子等的運動規律和機制；低維碳材料的可控制備原理與規模化製備方法；低維碳材料的新物性、新效應、新原理器件和新應用探索。
（4）新型無機功能材料
主要研究方向：基於微觀物理模型和物理圖像的高溫超導機理研究與應用；多鐵性材料的合成和磁電耦合機理與應用；超材料的結構設計原理及其新效應器件；阻變材料的物理機制和器件憶阻行為的可調控性及原型器件研究。
（5）高分子材料加工的新原理和新方法
主要研究方向：高分子材料加工中結構演變的物理與化學問題；高分子材料非線性流變學，以及高分子加工不穩定現象的機理；高分子材料加工的多尺度模擬與預測；高分子材料加工的在線表徵方法；微納尺度加工等新型加工方法，以及基於原理創新的加工技術。
（6）生物活性物質控釋/遞送系統載體材料
主要研究方向：生物啟發型和病灶微環境響應載體材料；疾病免疫治療藥物載體材料；核酸類藥物載體材料及其遞送系統；具高靈敏度、組織和細胞高靶向性及信號放大功能的分子探針，以及診-治一體化的高分子載體材料及其遞送系統。
（7）化石能源高效開發與災害防控理論
主要研究方向：實鑽地層物化特性和岩石力學；油氣藏開發，複雜工況管柱與管線，複雜油氣工程相互作用及流動；開採條件下巖體本構關係，多相、多場耦合的多尺度變形破壞機理；極端條件下開採機器人化的信息融合與決策。
（8）高效提取冶金及高性能材料製備加工過程科學
主要研究方向：冶金關鍵物化數據；選冶過程物相結構演變；反應器新原理與新流程，低碳鍊鐵；高效轉化與清潔分離，二次資源利用，高效連鑄；高性能粉末冶金材料；多場作用下的金屬凝固；界面科學；冶金過程高效利用。
（9）機械錶面界面行為與調控
主要研究方向：界面接觸與粘著機理；表/界面能形成機理及應用；受限條件下界面行為調控；運動體與介質界面行為；生物組織/人工材料界面行為；生物組織界面損傷與修復。
（10）增材製造技術基礎
主要研究方向：高效、高精度增材製造方法；先進材料增材製造技術及性能調控；材料、結構與器件一體化製造原理與方法；生物3D打印及功能重建；多尺度增材製造原理與方法。
（11）傳熱傳質與先進熱力系統
主要研究方向：非常規條件及微納尺度傳熱的基礎研究；基於先進熱力循環的新型高效能量轉換與利用系統；生物傳熱傳質基礎理論及仿生熱學；熱學探索-熱質理論的微觀基礎及其與宏觀規律的統一。
（12）燃燒反應途徑調控
主要研究方向：基於燃料設計和混合氣活性控制的燃燒反應途徑調控研究；非平衡等離子體燃燒反應途徑調控研究；以催化輔助、無焰燃燒、富氧燃燒和化學鏈燃燒等新型燃燒技術為主燃燒反應途徑調控研究；基於尺度效應的燃燒反應途徑調控；基於物理過程控制的燃燒反應途徑調控
（13）新一代能源電力系統基礎研究
主要研究方向：新一代能源電力系統的體系架構及系統安全穩定問題作用機理（包括智能電廠和智能電網等方面）；電工新材料應用及新裝備的研製、運行和服役中的相關科學問題；多種能源系統的互聯耦合方式（文本從“口袋科研”Copy而來）；供需互動用電、能源電力與信息系統的交互機制；系統運行機制與能源電力市場理論；網絡綜合規劃理論與方法。
（14）高效能高品質電機系統基礎科學問題
主要研究方向：電-磁-力-熱-流體多物理場交叉耦合與演化作用機理；“結構-製造-性能-材料服役行為”的耦合規律和綜合分析方法；多約束條件下電機系統及其驅動控制；電機系統的新型拓撲結構、設計理論與方法、製造工藝、控制策略。
（15）多種災害作用下的結構全壽命整體可靠性設計理論
主要研究方向：多種災害（地震、風災、火災、爆炸等）作用下的土木工程結構全壽命可靠性設計理論與方法；多種災害作用危險性分析原理，工程結構時、空多尺度破壞規律，高性能結構體系與可恢復功能結構體系，防禦多種災害的結構整體可靠度設計理論與方法。
（16）綠色建築設計理論與方法
主要研究方向：建築形體、空間、平面和構造與綠色建築評價指標體系的耦合作用規律；不同地域綠色居住建築模式、公共建築和工業建築綠色設計的原理、方法、技術體系和評價標準。
（17）面向資源節約的綠色冶金過程工程科學
主要研究方向：外場強化下的資源轉化機理和節能理論；非常規介質特別是高溫熔體中強化反應傳遞過程的機理和調控機制；物質相互作用的特殊現象和反應機理、熱力學與動力學調控機制（文本從“口袋科研”Copy而來）；多因素多組元固/液/氣界面結構及界面反應；反應器內及各種物理場下的化學反應、物質、能量傳輸的耦合機制；資源利用過程中的高效、低碳排放轉化的共性科學問題。
（18）重大庫壩和海洋平臺全壽命週期性能演變
主要研究方向：深部岩土破壞力學；庫壩和海洋平臺材料性能演變；庫壩和海洋平臺多相多場耦合與性能演變及災變風險；庫壩和海洋平臺的實時監控與防災減災。
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