下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
1.电磁场与多物理场
在计算电磁学方面 ，当前研究从传统纯数值方法研究向解决前沿电磁问题和实际工程问题转型，呈现多时空尺度以及多学科交叉特征，总体发展态势是电磁场与人工智能、半导体物理、材料等多学科交叉融合，解决的重点问题包括：深空、海洋、大地等极大范围内的电磁计算、高速集成电路相关的微纳尺寸电磁计算与分析及新型电磁材料和环境下电磁特性的精确分析等。 在多物理场耦合方面 ，近年来，国外在多物理场耦合基础理论、算法及应用等诸多方面均得到了快速发展，而我国主要集中在面向工程需求的应用分析研究方面，国产多物理场耦合分析软件处于起步发展阶段，目前对国外软件仍具有很强的依赖性。 在电工材料建模方法方面 ，近年来，在超材料、磁性材料、超导材料等电工材料建模方面取得了显著成效，侧重于从微观或介观尺度揭示电工材料物性参数作用机制以及宏观尺度表征电工材料应用特性，今后，一方面需探究新型电工材料的电磁特性建模方法和电磁作用机制；另一方面需针对基于数据驱动电工装备数字化运维的发展趋势，进一步构建含多源信息的材料特性数据库和材料特性模型及发展电工装备的数字孪生技术等。
2.电路及其应用
在新型电路元器件建模方面 ，虽然当前欧美日等地区较为全面地掌握了半导体芯片的设计制造和封装技术，但国内外尚未形成能够通过数据驱动的实时态势感知评估及优化设备运行可靠性的系统级评估模型。 在电网络快速计算方面 ，随着新型电力系统概念的提出和建设，高比例电力电子化对电路的数学建模提出了新的挑战，当前基于FPGA的电路实时仿真建模技术仍被国外垄断，亟需发展面向多时间尺度和多空间尺度的复杂电力系统的电路耦合建模仿真技术。 在非线性电路研究方面 ，强耦合非线性混杂网络的非线性动力学理论研究有待突破。 在复杂电路故障诊断方面 ，我国在故障诊断自动化装置、新型元器件的故障建模与故障分析方法的标准化研究方面与国外存在较大差距，需要提升故障诊断方法的标准化、自动化、智能化。 在能量信息系统方面 ，国内外尚未解决能量信息系统元件级和系统级耦合建模、系统稳定性分析技术、运行效能分析技术，以及能量信息系统联合仿真，而这些问题的研究和解决对发展能源互联网，实现国家“双碳”目标和能源结构变革意义重大。
3.电磁测量与传感
在新型传感方面 ，传感技术是现代信息技术的三大支柱之一，其发展需要与信息、材料、芯片、生物医学、微纳加工等多学科新技术交叉融合。 在量子化溯源方面 ，以量子技术实现电磁量基准、标准和高灵敏度、高准确性的传感器，已经成为电气学科发展的重要前沿及交叉方向之一。 在智能化传感方面 ，随着信息化时代传感器的大规模应用，依托所产生的天然大数据优势，利用人工智能等信息技术，从基础传感大数据中挖掘出更深层次的信息内涵，已成为增强感知能力的必然选择。
4.静电理论与防护
目前，国内外在航空航天、电子电气等领域针对静电危害效应开展了许多研究和分析，人们对常规环境下的静电起放电控制和安全防护较为熟悉，但对极端环境下的静电起放电控制问题和微纳结构电子系统的静电防护问题的认识还有所欠缺。复杂极端环境下，微尺度微结构对象的静电控制和防护技术成为未来的重点攻关方向。同时，随着与大数据信息、环境保护、生物医学等领域的进一步融合，静电探测识别技术、静电应用机制以及静电调控手段成为交叉研究的重点。
5.电磁兼容
在电力系统的电磁兼容方面 ，随着电力系统向着特高压、大容量、电力电子化、集成化、智能化方向发展，电力系统的电磁兼容问题呈现出干扰强、频率宽、空间分布广、防护难的特点，且随着公共走廊的日益紧张，其与周边设施的相互电磁影响成为电网和谐发展面临的关键问题。 在轨道交通系统的电磁兼容方面 ，我国轨道交通系统形成了多种信息技术无缝融合的网络化智能交通的发展趋势，解决多种新信息技术交叉下各类设备的强电磁发射问题和巨型动态信息交互网络的电磁兼容分析问题是未来的重要方向。 在航空航天系统的电磁兼容方面 ，近几年，航空航天系统向着无人化、智能化方向发展，系统结构向着综合化、模块化发展，需要更加智能地应对外界电磁干扰，为开展精细化、动态、全过程的电磁兼容性设计、控制和试验带来了全新挑战。 在舰船系统的电磁兼容方面 ，随着下一代新型舰船系统普遍使用电磁发射、综合电力等高新电磁技术，将电磁能量和信息控制高度融合并最大限度地加以利用，为舰船电力系统和电磁频谱带来了复杂的电磁干扰和电磁兼容新问题和新挑战。 在高功率电磁脉冲效应与防护方面 ，随着现代社会信息化和智能化程度加深，关键基础设施和国防装备在高功率电磁脉冲作用下的安全性问题日益凸显。此外，高功率电磁脉冲与生物、医学和材料等领域交叉应用也是比较有前景的新兴研究领域。
6.极端条件下的电磁基础
在极端环境下特种装置方面 ，以磁约束核聚变和超高功率电磁脉冲装置等为代表的特种装置，随着电磁参数的提升，对相关电磁理论、器件和装备水平提出了更高要求。其中，在核聚变装置方面，需发展极端环境下等离子体与电磁场的作用机制、超强磁场的空间分布对等离子体位形的干预与调控等；在超高功率电磁脉冲装置方面，系统的高功率、长寿命、高重频以及电磁器件的固态化、紧凑化和轻型化是该领域未来发展的主要趋势。 在极端环境下电磁场与物质相互作用方面 ，国外在极高速磁悬浮、电磁发射和磁等离子体推进等应用及相关基础研究方面较早进行了布局，我国相关研究起步较晚，但发展迅速。其中，在电磁发射研究方面，近年来，我国在电磁发射技术领域取得全面突破，首艘电磁弹射型航空母舰福建号的下水也标志着我国成为继美国之后第二个掌握电磁弹射航空母舰的国家。在该研究方向，未来仍需围绕电磁热力多场耦合极端冲击条件下电磁能装备科学基础问题及电磁能量的产生、转换与控制等应用基础问题展开进一步研究。 在极端环境下电磁场源产生方面 ，近年来，我国在脉冲平顶强磁场和稳态强磁场装置研究方面取得重大突破，相继刷新世界纪录，未来将持续发展更高磁场参数（更大磁场空间、更高场强）、更多时空维度磁场参数（高均匀度、高稳定度、高梯度、高重复频率和多磁场波形等）的相关高场磁体、电源和控制技术；在近零磁环境装置研究方面也取得突破，完成了纳特量级近零磁环境装置建设，未来仍需发展和完善主被动式屏蔽方法、节拍式退磁和极低磁环境测量技术等，以降低工艺难度及制造成本。
7.无线电能传输
在无线电能传输新原理与新方法方面 ，现阶段主要是通过揭示无线充电本质及挖掘新材料和新方法等，为实现无线电能传输理论、技术及应用层面的突破奠定基础。研究重点包括：基于宇称-时间对称等无线电能传输新机理、基于超导材料和人工超材料的无线电能传输方法等。 在基于电磁近场耦合原理的无线电能传输方面 ，现阶段主要关注复杂极端环境下无线电能传输和电气化交通无线电能传输等研究，相关突破将极大促进无线电能传输在现代化交通领域的应用及在深海、深空等复杂应用环境的扩展。 在基于电磁远场传播原理的无线电能传输方面 ，现阶段重点发展基于高功率微波传输、激光无线电能传输等关键技术。其中，前者研究重点已从基础理论研究向应用研究发生转变；后者主要以提升转换效率为目标，通过突破点对点的传输方式，发展多能源载体和多源/多目标的复杂能量无线网络传输理论及应用。 无线电能传输的电磁效应与防护方法方面 ，现阶段研究主要基于仿真数据和已有标准限值来进行评估，尚缺乏生物活体实验层面的系统性验证，应开展不同功率等级、不同频段的生物体实验及生物效应表征，建立实验数据库并进行长期观察与统计，在此基础上获得可靠的风险评估数据和方法，并发展相应的防护策略。