重大科技基礎設施是為探索未知世界、發現自然規律、實現技術變革提供極限研究手段的大型復雜科學研究系統，是突破科學前沿、解決經濟社會發展和國家安全重大科技問題的物質技術基礎。當前，我國正處于建設創新型國家的關鍵時期，按照全國科技創新大會部署和深化科技體制改革要求，前瞻謀劃和系統部署重大科技基礎設施建設，進一步提高發展水平，對于增強我國原始創新能力、實現重點領域跨越、保障科技長遠發展、實現從科技大國邁向科技強國的目標具有重要意義。為貫徹《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》和《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》，明確未來20年我國重大科技基礎設施發展方向和“十二五”時期建設重點，國務院制定了本規劃。
新中國成立特別是改革開放以來，國家不斷加大投入，我國重大科技基礎設施規模持續增長，覆蓋領域不斷拓展，技術水平明顯提升，綜合效益日益顯現。從1961年中國第一臺激光器宣布研制成功至今，在全國激光科研、教學、生產和使用單位共同努力下，我國形成了門類齊全、水平先進、應用廣泛的激光科技領域，并在產業化上取得可喜進步，為我國科學技術、國民經濟和國防建設作出了積極貢獻，在國際上了也爭得了一席之地。
“十一五”期間，華中科技大學在工業激光器方面的研發進展明顯，為我國高功率數控激光加工裝備研發出了“中國光刀”。目前已應用在三峽工程設備制造、登月工程中重要零部件的加工以及國家鐵路建設等“國字號”工程中，自主研發出能夠支撐未來十五年國民經濟支柱產業可持續發展的新型高功率激光器及其成套裝備，全面提升我國激光器及成套設備制造的技術水平，縮小了我國激光技術領域與國外的差距。該項目已經形成了從激光器到高端激光裝備的完整產業鏈，每年可生產各類激光器及其成套裝備1000余臺套，實現銷售收入20億元；項目的成果已在武漢鋼鐵、長春軌道客車、三一重工等國內大型鋼鐵、鐵道機車、工程機械、新能源領域的生產企業實現了應用示范，項目產品已經銷售到65家大型企業，實現銷售收入7.5億元，出口創匯672.7萬美元，上繳稅金6000萬元，解決就業300余人。
如今在快速發展的同時，我國重大科技基礎設施也存在一些問題：總體規模偏小、數量偏少，學科布局系統性、前瞻性不夠，技術水平有待進一步提升，開放共享和高效利用水平仍需提高，管理體制機制亟待健全，工程技術和管理隊伍建設需要加強等。當今世界，科技發展正孕育著一系列革命性突破，發達國家和新興工業化國家紛紛加大重大科技基礎設施建設投入，擴大建設規模和覆蓋領域，搶占未來科技發展制高點，我國重大科技基礎設施建設面臨機遇和挑戰并存的新形勢。
未來20年，我國瞄準科技前沿研究和國家重大戰略需求，根據重大科技基礎設施發展的國際趨勢和國內基礎，以能源、生命、地球系統與環境、材料、粒子物理和核物理、空間和天文、工程技術等7個科學領域為重點，從預研、新建、推進和提升四個層面逐步完善重大科技基礎設施體系。在可能發生革命性突破的方向，前瞻開展一批發展前景較好的探索預研工作，夯實設施建設的技術基礎；在2016—2030年期間適時啟動建設一批科研意義重大、條件基本成熟的設施，強化未來科技持續發展的能力；在我國具有一定基礎和優勢的領域，在“十二五”期間建設一批科研急需、條件成熟的設施，強化科技持續發展的支撐能力；對已經啟動但尚未完成建設任務的在建設施，加大工程管理和技術攻關力度，力爭早日建成投入使用；對已經投入運行但仍有較大發展潛力的設施，進一步完善提升技術指標和綜合性能，最大程度發揮其科學效益。其中，適應材料科學研究從經驗摸索階段到人工設計調控階段轉變的趨勢，面向量子物質演生現象、納米尺度量子結構、極端條件下材料物性與物質演變、重要工程材料服役性能等方向，以材料表征與調控、工程材料實驗等為研究重點，布局和完善相關領域重大科技基礎設施，推動材料科學技術向功能化、復合化、智能化、微型化及與環境相協調方向發展。
材料表征與調控方面。完善提升已有同步輻射光源，建成軟X射線自由電子激光試驗裝置，建設高能同步輻射光源驗證裝置；探索預研硬X射線自由電子激光裝置建設，適時啟動高性能低能量同步輻射光源建設，滿足以納米空間分辨率、皮秒至飛秒時間分辨率、極高能量動量分辨率對材料多層次結構分析研究的需求，逐步形成布局合理的國家光源體系。建成散裂中子源和強磁場實驗裝置，建設極低溫、超快、超高壓極端條件研究設施，形成與大型同步輻射光源結合的格局，滿足研究和發現新物態、新現象、新規律和創造新材料的需求。
工程材料實驗方面。建成重大工程材料服役安全研究評價設施，支撐不同尺度及跨尺度的結構性能研究；探索預研超快光譜界面反應檢測裝置、極端和工業特殊服役環境模擬裝置建設，支撐材料服役行為和規律研究；結合高能同步輻射光源，適時啟動綜合工程環境在線裝置建設，支撐真實環境下工程材料實時、原位研究。
“十二五”時期建設重點
1、高能同步輻射光源驗證裝置。
高能同步輻射光源是前沿基礎科學、工程物理和工程材料等研究不可或缺的手段，是世界同步輻射光源領域競爭的制高點。以具備建設全球最高亮度高能同步輻射光源的能力為目標，建設相關驗證裝置，主要包括：高能量加速器、光束線、實驗站等方面的工程性預研和關鍵部件的工程樣機試制，高精度特種磁鐵系統、高精度束流位置測控系統、高性能插入件、納米級硬X射線聚焦系統、超高分辨X射線單色器、納米定位與掃描裝置的試制。該設施建成后，將為我國建設高能同步輻射光源奠定堅實的基礎。
2、綜合極端條件實驗裝置。
極端物理條件是拓展物質科學研究空間，發現和研究新物態、新現象、新規律必不可少的手段。針對當前凝聚態物理、化學、材料前沿研究所需的極端條件向綜合化、集成化和規模化發展的趨勢，圍繞為量子物質、功能材料和物態變化動力學過程等研究提供科學手段的目標，建設綜合性的物質科學研究極端條件用戶裝置，主要包括：達到亞毫開溫度的極低溫系統，高于300吉帕的超高壓系統，亞飛秒時間分辨的超快激光系統，以及極低溫、超高壓、強磁場和超快光場互相結合的集成系統。該設施建成后，將為物質科學研究提供有力支撐。
3、強流重離子加速器。
高流強放射性核束、高功率重離子束團和寬能區重離子束流是探索原子核存在極限和研究原子奇特性質必不可少的手段。圍繞短壽命核質量精確測量、放射性束物理、高能量密度物理以及重離子束應用等研究需要，建設強流重離子加速器裝置，主要包括：強流離子源、超導直線加速器、大接受度放射性束流線、冷卻儲存環同步加速器和物理實驗終端等。該設施建成后，將為研究原子核存在極限、核結構新現象和新規律、宇宙中重元素起源等重大科學問題提供重要支撐。
4、上海光源線站工程。
上海同步輻射裝置（上海光源）是第三代中能同步輻射光源，具有最多可提供60多條光束線和近百個實驗站的能力，完全建成后將為我國多學科前沿研究取得突破提供有力支撐。在已建成的7條光束線站基礎上，圍繞滿足我國材料科學、能源科學、環境科學以及生命科學等領域迅速發展的研究需求，建設上海光源線站工程，主要包括：新建若干光束線站，擴建用戶實驗支撐條件，進一步提升光源性能。該設施建成后，將大幅提升光源和束線的能力，使上海光源繼續保持國際先進水平，為相關科學研究提供更全面、先進、便捷的支撐。
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