1.4.4 分支學科優先發展領域二：強電磁能產生、調控與轉換

1.該領域的科學意義和國家戰略需求

具有高電壓、大電流、強磁場、高功率密度等高電磁參數和復雜結構的強電磁裝置與系統的重要性日益突出，是當前國民經濟中眾多重大裝備、尖端國防武器和重大科技基礎設施的共性需求。強電磁能的產生、調控與轉換作為強電磁裝置與系統性能及應用水平提升的關鍵，相關研究已成為國際高科技競爭的焦點及推動相關產業發展的動力和重要方向。然而，當前仍存在基礎研究落后于國家需求的矛盾，這一矛盾隨著諸多強電磁裝置與系統需求的快速發展而日益加劇，亟需通過一系列共性問題的攻關和創新突破，確保強電磁理論走在前面、技術上占領制高點、應用上安全可控。

2.該領域的國際發展態勢與我國的發展優勢

強磁場、電磁能武器、核聚變及大功率太赫茲等在內的強電磁技術及應用研究已成為國際上電氣工程及其交叉領域的重要研究方向，其發展趨勢是不斷提升電磁裝置與系統參數、挑戰電磁極限及開發新技術和新應用等。不同于傳統機電能量轉換系統，強電磁裝置與系統中強電磁能的產生、調控與轉換往往涉及高電壓、大電流、強磁場和高應力等極端運行工況，相關材料-器件-裝備的基礎設計理論與方法、強電磁參量的多時空調控理論與方法、材料物性參數的動態演變規律與機理，以及裝置與系統的失穩機制等均是需持續解決的國際性難題。在該領域，我國的發展優勢在于已陸續布局了多項強電磁相關的重大工程或項目，包括“十一五”強磁場國家重大科技基礎設施（由穩態強磁場和脈沖強磁場實驗裝置兩部分構成）、“十四五”國家重大科技基礎設施“脈沖強磁場實驗裝置優化提升”及由國家自然科學基金委員會發布的“極端條件電磁能裝備科學基礎”重大研究計劃等，在強電磁能的產生、調控與轉換等方面均具備了很好的研究基礎，穩態強磁場場強（45.22T）、脈沖平頂磁場場強（64T）等成果世界領先。

3.該領域的主要研究方向和核心科學問題

主要研究方向：①強電-磁-熱-力等多場耦合下材料與器件的動態響應表征和性能評估；②高電磁參數單元技術與裝備（磁體、電源、開關和控制系統等）；③極端尺度下材料形性調控的電磁力場設計理論與方法；④具有高強度、高空間/時間梯度及高頻等特征的強電磁參量產生與調控技術；⑤強電磁能產生、調控與轉換用新材料、新器件和新方法；⑥強電磁新技術與新應用。

核心科學問題：①強電-磁-熱-力等多場耦合下電磁參量的多時空精準調控理論與方法；②極端強電磁條件下材料-器件-裝備性能提升的機制與路徑。

4.該領域的發展目標

瞄準國家戰略規劃和學科發展前沿，解決強電磁能產生、調控與轉換的基礎理論問題和關鍵技術瓶頸問題，揭示強電磁能的時空加載特性與材料形性演變的作用關系及機制，突破高功率/高能量密度脈沖電源、高參數磁體和高精度時序控制系統等關鍵技術，建立極端電磁工況下多尺度、高性能材料-器件-裝備的頂層設計理論與方法體系，發展完備的多時空超強磁場產生與精準調控技術，破解50T以上超強穩態磁場、110T以上超強脈沖磁場等世界性難題，為提升我國各類強電磁裝備和設施的國際競爭力提供源頭創新，引領國際強電磁科學技術、裝備及應用方向發展。