本文由宿彦京、付华栋、白洋、姜雪和谢建新等作者撰写，发表于2020年10月的《Acta Metallurgica Sinica》（《金属学报》）第56卷第10期。文章主要介绍了中国在材料基因工程（Materials Genome Engineering, MGE）领域的研究进展，并展望了未来的发展方向。材料基因工程是材料科学领域的一项颠覆性前沿技术，旨在通过高通量计算、高通量实验和大数据技术的深度融合，加速新材料的研发和应用进程，显著提升研发效率，缩短研发周期，降低研发成本。
材料基因工程的概念源于2011年美国启动的“材料基因组计划”（Materials Genome Initiative, MGI），旨在通过实验、计算和理论的集成创新，加速材料大数据技术的发展，变革材料研发模式。中国于2015年启动了“材料基因工程关键技术与支撑平台”重点专项，旨在推动材料基因工程的基础理论、关键技术与装备的研究，并布局了示范性创新平台的建设。材料基因工程的核心目标是变革传统的“试错法”材料研发模式，发展“理性设计-高效实验-大数据技术”深度融合的新型研发模式，显著提高新材料的研发效率。
文章从基础理论与方法、关键技术与装备、新材料研发与工程化应用、人才培养以及材料基因工程新理念的形成和推广等方面，综述了中国材料基因工程的研究进展。
中国科学家在材料基因工程方法的应用中取得了显著进展。例如，通过材料组合制备技术和高通量表征技术，研发出具有高玻璃转变温度和强度的新型高温块体金属玻璃；利用材料高效表征技术，发现高熵合金中间隙元素的存在可以显著提升材料的强度和延展性；通过原位同步辐射X射线衍射和电子显微镜技术，揭示了高压变形Ni纳米晶的强度随晶粒尺寸减小的新机制。
在材料基因工程关键技术、软件和装备研发方面，中国取得了多项突破。例如，开发了材料高通量并发式自动流程计算和多尺度计算软件，填补了国内空白；研发了等离子体/微波辅助化学气相沉积（CVD）薄膜、电场辅助燃烧合成微纳粉体等材料高通量制备技术及其装置；利用同步辐射X射线成像与衍射技术，实现了多场耦合条件下的材料变形原位高通量表征。
材料基因工程在催化材料、特种合金材料、复合材料、稀土功能材料、生物医用材料等领域的工程化应用中取得了显著进展。例如，通过高通量实验装置筛选出具有自主知识产权的新型催化材料，并在工业生产中实现了应用；利用机器学习技术优化了特种合金的工艺，提升了产品性能和质量；在复合材料领域，开发了高性能环氧树脂基复合材料高通量多尺度计算和热压工艺模拟计算平台。
文章提出了材料基因工程未来发展的四个方向： 1. 前沿技术发展与创新平台建设：发展材料基因工程颠覆性前沿技术，强化我国在材料高通量制备与表征、服役行为高效评价技术和数据标准等领域的优势。 2. 材料人工智能技术的研发与应用：结合计算机科学、互联网和云计算等先进技术，研发材料高效计算、高通量实验和材料数据融合的一体化技术，构建材料科学理论、大数据、人工智能协同驱动的材料研发新技术。 3. 材料基因工程关键技术工程化应用：推广和应用材料基因工程先进技术，促进材料基因工程关键技术和方法在材料研发周期内全链条的深度交叉融合，提升新材料和新工艺技术的研发、应用水平和效率。 4. 创新人才培养：培养和造就一批具有材料基因工程新思想、新理念，掌握新方法和关键技术的创新人才队伍，为我国材料产业的创新发展奠定人才基础。
材料基因工程研究有力地推动了我国材料科技领域前沿共性关键技术、前沿新材料的研究和发展，推动了材料基因工程新理念和新方法的形成和发展。通过材料基因工程国家重点专项的实施，中国在材料科技前沿领域的研究水平和地位得到了显著提升。未来，材料基因工程将继续以建设创新平台、培养综合型创新人才、推动工程化应用为核心，促进新材料产业的快速发展。
本文系统总结了中国在材料基因工程领域的研究进展，展示了中国在该领域的创新能力和技术实力。材料基因工程的研究不仅推动了材料科学的前沿发展，还为新材料的高效研发和工程化应用提供了新的思路和方法，具有重要的科学价值和实际应用价值。