为深入学习贯彻习近平总书记关于科技创新和基础研究的重要论述，积极落实国家自然科学基金委员会深化改革实施方案，工程与材料科学部无机非金属材料学科聚焦原创类项目试点了一系列改革举措。本文深入分析了学科2019-2022年度“鼓励探索，突出原创”A类项目和2020-2022年度原创探索计划项目的受理、资助情况，创新改革举措及取得的初步成效。最后，结合学科特点和原创项目内涵，提出了进一步优化学科资助工作机制等持续激励原始创新的几点建议和思考。

在大区域尺度实现快速、精确的作物产量估测对我国粮食安全、作物种植结构调整、进出口贸易等具有重要意义。遥感技术的发展为农业估产领域带来了新的技术和手段。以湖北省油菜为研究对象，针对如何利用有限的地面观测数据进行大区域范围油菜产量估测的问题，结合遥感数据和气象数据，通过WOFOST模型进行数据同化，模拟油菜生长过程中的叶面积指数（LAI）变化，提取油菜关键生长期的LAI，以弥补大区域尺度数据的不足。之后，利用LAI作为中间量构建基于GF-1 WFV数据的大区域尺度油菜估产算法。研究发现，油菜蕾苔期和花期的综合LAI能够实现提前、准确的油菜产量预估，在蕾苔期SR植被指数与LAI相关性最好，在花期则是可见光大气阻抗（VARI_green）植被指数与LAI相关性最好。为了验证估产算法的有效性和鲁棒性，在阳新县进行了测试。结果表明，与统计年鉴的产量数据相比估产误差低于6%，说明所提算法在大区域尺度油菜估产领域具有很强的潜力。

为明确胞元尺寸对正六边形薄壁蜂窝结构的轴向承载与压缩性能的影响, 通过选区激光熔化制备了直径10 mm、高度15 mm、壁厚0.1 mm、填充胞元尺寸分别为1.75 mm、2.25 mm、2.75 mm和5 mm的正六边形18Ni300薄壁正六边形蜂窝试样, 通过轴向压缩分析了试样的承载能力和缓冲吸能性能。结果表明, 胞元尺寸2.25 mm以上的试样压缩时发生叠缩变形, 且随着胞元尺寸减小, 单位体积承载力和比吸能增加; 但当胞元尺寸减小到1.75 mm时, 试样压缩时发生外翻撕裂破坏, 单位体积承载力和比吸能显著下降。

理想室内的可见光通信（VLC）信道传输模型并不适用于实际的不规则室内环境，针对这一问题，本文研究了可见光在不规则场景中无规律反射的情况，建立了更符合实际情况的VLC信道模型，并在此信道模型基础上提出了遗传算法优化反向传播（BP）神经网络（GA-BP）的定位算法，克服了BP神经网络存在处理非线性系统能力差的问题。通过仿真不规则场景下信道模型的反射元法向量信息，确定光线反射方向，使接收器可以接收到更加准确的光功率值。仿真结果表明，在5 m × 5 m × 5 m的不规则室内环境中，系统总接收光功率在0.0141~0.0639 W范围内波动，GA-BP算法较BP神经网络定位误差大幅减小，达到2.32 cm，平均定位时间为0.0625 s。

本文针对目前风机叶片人工检测工作量大、效率低、缺陷检测准确率不高的问题，提出并设计了一种基于无人机图像的缺陷自动化检测系统。本文介绍了系统的图像采集系统、采集方法、缺陷检测原理及检测效果：系统以无人机为飞行载体实现了（风机叶片的）自动巡检，从而提高了巡检效率，降低了人工的工作量；通过图像分割及缺陷检测算法设计实现了缺陷可疑区域的自动检测；可见光加红外光双光融合提高了叶片缺陷自动识别的准确性。经过多次现场测试验证，本系统可以精确、快速地实现鼓包，裂纹和褶皱等缺陷的自动识别与检测。

使用分子动力学方法计算了Mo、Si原子发生反射和再溅射的概率,以及原子的反射、再溅射角度和能量分布。考虑了四种碰撞:Mo原子与Mo基底碰撞、Mo原子与Si基底碰撞、Si原子与Si基底碰撞、Si原子与Mo基底碰撞。模拟发现,当沉积原子传递给基底的能量降低时,发生反射的概率增加,但是发生再溅射的概率降低。此外,入射角度对反射概率、再溅射概率的影响与沉积原子和基底原子的种类有关;然而,入射能量越高越容易发生反射、再溅射。最后,进行了磁控溅射实验,在具有不同倾斜角度的基底上制备了Mo/Si多层膜样片,实验结论验证了仿真结果。研究结果可以用于模拟磁控溅射镀膜过程,优化镀膜工艺。

为了解决目前电力线悬挂点定位方法鲁棒性低、定位不精确的问题, 采用基于激光点云的结合局部3维重建与迭代搜索的方法对电力线悬挂点定位进行了研究。首先, 对电力线点云空间特征进行分析进而推导电力线空间约束条件, 以此作为生长准则进行基于空间约束的区域生长, 实现跨越多档的单根电力线分割; 然后, 对杆塔点云聚类提取杆塔中心点, 以杆塔中心点连线的角平分线为基准划定每档电力线的空间分割平面; 之后, 对各分割平面附近电力线点云进行空间多项式局部3维重建; 最后, 结合分割平面迭代搜索计算重建电力线的交点, 实现电力线悬挂点空间位置定位。结果表明, 对于3种电压等级线路点云及2种数据质量点云, 电力线悬挂点定位平均偏差均在0.09m以内, 最小偏差为0.03m。该方法鲁棒性高, 可以精确地实现各电压等级及各质量点云数据中的电力线悬挂点定位, 为后续基于悬挂点的电力线模拟工况安全分析提供了基础。

Mo/Si多层膜镀膜工艺是极紫外光刻的关键技术之一,为了优化并提升Mo/Si多层膜的镀膜工艺,研究了气压、靶-基底间距这两个工艺参数对Mo/Si多层膜表面粗糙度的影响。根据磁控溅射物理过程,建立了一个原子沉积的物理模型,分析了原子沉积到基底时的入射角度和入射能量分布对气压、靶-基底间距的影响。此外,利用直流磁控溅射镀膜机,制备了Mo/Si多层膜样片,并测量了膜表面粗糙度和功率谱密度,研究了膜表面粗糙度和功率谱密度随气压和靶-基底间距的演化规律。理论和实验的结论一致,所提模型从理论上解释了实验测量结果。

为了解决电力线点云可能存在交跨线点云较难处理、绝缘子点云较难分割、现有算法模型研究不完整问题，采用了基于点云数据特征的电力线快速提取和重建方法，首先通过输电线路体素栅格高程特征进行点云快速粗分类，然后运用随机一致性算法进行点云快速精化，采用顾及交跨线的滤波算法高效准确提取电力线点云，针对电力线局部线性模型分割出绝缘子，最后采用局部加权质心的方式提取电力线关键点，实现电力线的快速重建,并进行了理论分析和实验验证，取得了较好的实验结果。结果表明，电力线提取与重建综合准确率95.3%，总体耗时2.5s以内，验证了算法的快速性、准确性和鲁棒性。这一结果对电力线点云提取和重建有一定帮助。