7月28日，中國科協在第23屆中國科協年會閉幕式上發布了10個對科學發展具有導向作用的前沿科學問題、10個對工程技術創新具有關鍵作用的工程技術難題，并首次發布10個對產業發展具有引領作用的產業技術問題。多項化工、新材料、新能源技術難題或問題入選。
10個前沿科學問題為：如何突破大尺寸晶體材料的制備理論和技術、納米尺度下高效催化反應的作用機制是什么、農作物基因到表型的環境調控網絡是什么、中微子質量和宇宙物質―反物質不對稱的起源是什么、地球以外有統一的時間規則嗎、大腦中的記憶是如何產生和重現的、以新能源為主體的新型電力系統路徑優化和穩定機理是什么、鋁合金超低溫變形雙增效應的物理機制是什么、如何揭示板塊運動動力機制、“亞洲水塔”失衡失穩對青藏高原河流水系的影響如何。
10個工程技術難題為：如何高效利用農業微生物種質資源、如何解決三維半導體芯片中納米結構測量難題、如何開發比能量倍增的全固態二次電池、如何發展我國自主超高分辨率立體測圖衛星關鍵技術、如何利用人工智能實現醫療影像多病種識別并進行輔助診療、如何突破深遠海航行裝備制造與安全保障工程技術難點、如何創建5G+三早全周期健康管理系統、如何通過重要生態系統修復工程構建精準高效的生態保護網絡和恢復生物多樣性、如何構建我國生態系統碳匯擴增的技術體系、如何制造桌面級的微小型反應堆電池。
10個產業技術問題為：如何實現面向大規模集成光芯片的精準光子集成、如何開發針對老齡化疾病的醫用人工植入材料、如何開發融合軟體機器人與智能影控集成技術的腔道手術機器人產品、如何開發大規模低能耗液氫技術和長距離綠氫儲運技術、如何解決我國航空發動機短艙關鍵技術問題、如何突破耕地重金屬的靶向快速經濟安全減污技術、如何利用風光水加快實現“碳中和”目標、如何攻克漂浮式海上風電關鍵技術研發與工程示范難題、如何制備高潔凈高均質超細晶高端軸承鋼材料、如何發展與5G/6G融合的衛星互聯網絡通信技術。
2021年征集發布活動共征集到89個國內科技組織、73個國外組織和境外專家推薦的472個問題難題，2萬余名科技工作者和戰略科學家參與推薦和研判。
前沿科學問題
納米尺度下高效催化反應的作用機制是什么?通過對納米催化過程的限域效應研究能夠加深人們對于催化反應本質的認知，進而為高效納米催化體系的開發及其工業化應用提供堅實的理論支撐。未來催化科學和技術的目標是溫和條件下的高效可控轉化，納米催化作為新一代催化技術使人類向該目標邁進了一大步。
以新能源為主體的新型電力系統路徑優化和穩定機理是什么?以新能源為主體的新型電力系統對我國能源轉型具備重要意義，是我國新能源持續快速發展、如期實現碳達峰、碳中和目標的前提與基礎。該問題涉及新能源、電氣工程、控制和氣象等學科，學科跨度大、融合程度深，有望為我國能源相關領域提供重要的參考和支撐。
工程技術難題
如何開發比能量倍增的全固態二次電池?固態電池已成為各國爭先角逐的新能源汽車熱點技術。研究全固態電池關鍵技術并推進產業化，對實現全固態電池關鍵技術自主可控，加速我國新能源汽車技術進步，增強我國新能源汽車全球競爭力，節能減排和保障我國能源安全具有重要意義。
如何構建我國生態系統碳匯擴增的技術體系?積極應對氣候變化實現碳中和是我國實現可持續發展的內在要求，是加強生態文明建設、實現美麗中國目標的重要抓手，是我國履行責任、推動構建人類命運共同體的重大歷史擔當。在全球碳循環中，生態系統作用巨大，生態系統碳匯擴增作為一種高效可行、綠色可持續的減碳方法，是我國實現碳中和目標重要途徑。
產業技術問題
如何開發針對老齡化疾病的醫用人工植入材料?當前，適合高端植入醫療器械的高分子材料的研發、生產已經是迫在眉睫的工作。國產骨科植入物在競爭力上存在明顯不足。我國應當推動個性化骨科植入物、個性化人工關節假體產業轉化，在骨科植入物高端產品開發領域形成良性發展機制。
如何開發大規模低能耗液氫技術和長距離綠氫儲運技術?液氫生產及儲運項目正在加速落地，掌握核心關鍵設備和技術至關重要。國內正在開展自主液氫與深冷高壓、有機液體儲氫技術和裝備的開發，加快液氫、有機液體儲氫技術產業化實踐，推動高密度高效率液氫、有機液體儲運加注技術進步。極大提升國產高端裝備制造水平，助推中國實現碳中和、碳達峰，液氫和有機液體儲氫技術大有可為。
如何突破耕地重金屬的靶向快速經濟安全減污技術?污染耕地重金屬減量凈化修復材料與技術的創新應用是實現土壤重金屬含量削減的關鍵，可以解決長期以來以鈍化劑或調理劑為主的傳統方法難以根除耕地重金屬污染的難題。創制新型靶向減量凈化修復材料，因其使用不受氣候因素影響、不破壞土壤理化性質，并可實現回收再利用，是攻克現有土壤有效態重金屬減量技術瓶頸的關鍵。
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