日前，中國科協發布了2023重大科學問題、工程技術難題和產業技術問題，涉及人工智能、新能源、高性能材料、生命科學等領域共29個問題難題，其中，如何突破碳纖維復合材料在我國未來超高速軌道交通車輛裝備的應用， 被列入十大產業技術問題。

據了解，今年共收到89家全國學會和學會聯合體、部分領軍企業科協推薦的590個問題難題，涵蓋數理化基礎科學、地球科學、生態環境、制造科技、信息科技、先進材料、資源能源、農業科技、生命健康、空天科技等領域。
2018年以來，中國科協連續6年征集評選具有前瞻性、創新性和引領性的重大科技問題難題，并在中國科協年會上發布。共累計150多家全國學會、領軍企業科協等組織，遴選推薦3362個具有前瞻性、創新性和引領性的問題難題，并圍繞發布的重大問題開展學術交流、智庫建言、科普解讀和協同攻關。

據《中國碳纖維復合材料行業現狀深度研究與發展前景調研報告（2023-2030年）》數據，2021年，我國鐵路運營里程達到15.00萬公里，其中高鐵4.00萬公里，居世界第一。全國鐵路客車約78000輛，其中動車組4153標準組、33221輛。目前，鐵路列車部件大多為采用鋁合金材料，存在應力腐蝕、重量大，外表處理困難、焊接要求高、疲勞強度低等問題。
碳纖維復合材料可應用于磁浮列車、高速動車組、城軌地鐵、城際車輛、鐵路貨車、軌道承載梁等軌道交通領域的大部分承載結構，以及內飾件等非承載結構，以解決列車輕量化問題，提升列車綜合性能。碳纖維作為一種性能優異的替代性材料，全球多個國家均在軌道交通裝備上探索應用碳纖維復合材料，軌道交通工具正經歷著從“鋼鐵時代”、“鋁材時代”到“碳材時代”的跨越。

該問題的提出，說明在技術上還沒有實現突破，但對我國未來軌道交通發展具有戰略意義，有待于從國家層面組織攻關。

有專家表示，此次國家層面發布的錨定的科技領域重大問題難題，總體上是針對國家重大需求而提出。黨二十大報告指出，要健全新型舉國體制，強化國家戰略科技力量，優化配置創新資源，提升國家創新體系整體效能。國家層面引導，有助于集聚力量進行引領性科技攻關，更好打贏關鍵核心技術攻堅戰。

中國工程院院士、中國科協先進材料聯合體主席干勇日前在中國科協年會新材料科技與產業論壇上表示，隨著風電、光伏等產業崛起，我國碳纖維的消費量已超過全球一半，去年國產供應量比2021年增長五成以上。新材料產業領域第一梯隊中，美國全面領先，日本以納米材料、電子信息材料等見長，歐洲的強項是結構材料、光學和光電材料等。中國是第二梯隊的“領頭羊”。

10個前沿科學問題

1、如何實現低能耗人工智能人工智能產業仍存在高耗能問題，綠色AI領域的研究和突破將促進全社會的數智化轉型，助力實現碳達峰、碳中和目標。

2、如何實現飛行器在上層大氣層機動飛行對100KM至200KM上層大氣層空域的有效利用，將帶動對地觀測、通信等關系民生和國防的重大科技進步，填補在此空域飛行的飛行器空白。

3、利用新型符合測量方式能否搜尋磁單極子和軸子暗物質的存在在深空環境中利用新型探測手段對于這些新粒子的搜尋，將提高對于此類新粒子探測的靈敏度，填補空白。

4、非線性效應會隨尺度變化嗎隨著更小尺寸的人造體系不斷涌現，人們對于非線性效應的已有認識是否仍然適用？非線性因素及其作用是否會隨體系尺度變小出現新的表現形式，帶來新的非線性現象？

5、影響高性能纖維發展的基礎科學問題是什么突破高端材料生產制造技術發展緩慢，性能提升不足等問題，能促進我國高性能纖維及復合材料制備技術發展，實現關鍵材料、核心裝備技術的自主可控。

6、全球氣候變化背景下作物如何適應土壤環境在該問題上取得突破，可以引領未來在全球氣候環境變化背景下的資源高效利用的生物育種，產生巨大的經濟和環境效益。

7、現代陸地生態系統是如何起源的了解“白堊紀陸地革命”的起因、過程和動力機制是解答現代陸地生態系統起源問題的關鍵。

8、生殖衰老的觸發及延遲機制是什么本問題取得突破后，將為女性生殖衰老分子機制提供新認識、創建精準診療技術，促進女性健康生育，保障出生人口質量。

9、如何實現可控核聚變的穩態燃燒突破聚變堆高參數、高性能燃燒等離子體穩定運行核心問題，將有助于提升我國在國際重大前沿科學技術的話語權，對我國未來聚變堆建設起到極大推動作用。

10、如何探明更高速度輪軌系統耦合機理及能量場分布特征該問題的突破對于實現我國高速鐵路技術領域持續“引領”地位具有重要意義。

9個工程技術難題

1、如何實現在原子、電子本征尺度上的微觀動力學實時、實空間成像該問題的突破將為探索和解決在物理、化學、生物、材料以及能源等領域的重大科技前沿問題提供關鍵實驗參數和手段。

2、如何解決稀土基體中痕量雜質的高效分離難題，突破高純稀土材料工程化制備技術及裝備將保障我國重大工程領域關鍵核心材料的自主可控，實現資源優勢轉化為技術優勢和產品優勢。

3、適用于新型電力系統的長周期儲能方式是什么其突破將根本性破解高比例新能源發展與消納的關鍵難題，是我國新型能源體系構建的重要組成部分，戰略意義重大。

4、如何實現大田作物綠色優質豐產無人化栽培技術破解未來糧食“怎么種、靠誰種”的“卡脖子”技術問題，推動糧食生產由機械化向無人化新跨越。

5、如何突破低鉑、低成本車用燃料電池電堆關鍵技術其突破將有助于我國燃料電池汽車產業急速發展，產生顯著的環境效應與經濟效益。

6、如何突破多災種驅動作用下艱險山區國家重大鐵路超高寬幅站場路基長期風險評估與性能保持技術難題開展多災種驅動作用下艱險山區國家重大鐵路超高寬幅站場路基長期風險評估與性能保持技術研究，有利于突破若干前沿交叉問題。

7、如何突破新能源廢料清潔高值化利用其突破將有利于減少相關資源的進口依賴，防范原材料供給風險，對保障國家資源安全和改善生態環境具有重要戰略意義。

8、如何實現核動力載人火星探測的快速往返逐步突破人類進入近地空間、地月空間、深空等的頻率并縮短航行時間，為建立航班化載人航天運輸系統，高效開發和探索宇宙具有重要意義。

9、如何將腦機接口技術應用到臨床醫療中腦機接口技術的應用，可以大大提升腦疾病醫療健康水平，但其在性能、精準、高效、安全等方面仍存在眾多挑戰。

10個產業技術問題

1、如何突破碳纖維復合材料在我國未來超高速軌道交通車輛裝備的應用發展高速列車專屬碳纖維復合材料技術是搶占軌道交通技術制高點、踐行“交通強國”戰略的有力舉措。

2、如何發揮我國信息通信產業優勢，快速實現芯粒（Chiplet）技術和產業突破打造Chiplet“中國方案”、快速實現Chiplet技術和產業突破，是突破芯片技術封鎖、實現集成電路領域高水平自立自強的關鍵。

3、石油基炭材料高端化技術如何發展石油基炭材料及其制備的石墨制品，在國防軍工、航空航天、核工業等領域廣泛應用，但仍存在高端產品依賴進口，甚至被嚴格管控的現象。

4、如何通過柔性薄膜技術實現星載輕質可展開陣列天線柔性薄膜陣列天線技術將直接瞄準未來全柔性、高收納比、高性能和輕質的新型薄膜陣列天線技術戰略制高點，實現我國星載陣列天線的跨越式發展。

5、如何實現生殖干細胞精準移植技術在養殖魚類單性種質創制中的廣泛應用生殖干細胞移植技術是制備單性種質的前沿育種技術，可以大大提高性控育種的進程。

6、梯級水庫群如何實現汛限水位聯合優化調控本問題的研發面向水旱災害防御、水電清潔能源、水資源綜合利用以及水生態環境保護的重大國家需求，具有重大理論意義和工程應用價值。

7、如何高值利用有機污染化工廢鹽，推動化工產業高質量發展
建立完善化工廢鹽利用處置的污染防治標準體系，攻關利用處置技術并開展工程應用示范，助力我國由化工大國向強國邁進。

8、如何在沙漠戈壁荒漠地區構建千萬千瓦級新能源基地并實現安全穩定送出要將荒漠化地區改造成為綠色能源基地，亟需解決如何在缺乏電網支撐的情況下實現數億千瓦荒漠新能源發電基地安全穩定送出的關鍵問題。

9、如何發展面向高性能和低成本產業升級的自主可控SoC芯片在已有可控的、較為落后的制造工藝下，通過芯片架構創新實現系統性能的躍升，從而滿足不同產業的實際應用需求，確保產業發展安全。

10、如何實現沖擊地壓煤層智能安全高效開采沖擊地壓已成為制約我國煤礦安全生產和產能釋放的“頭號殺手”，隨著開采深度的不斷增加，其影響越發凸顯，將嚴重影響我國能源戰略安全和國民經濟持續健康發展。