
本专题围绕“空天飞行器热防护”核心需求,从材料设计、制备工艺到应用场景等维度,系统呈现超轻质防隔热一体化复合材料、可重复使用超高温陶瓷基复合材料、超高温高熵陶瓷智能设计、反应熔渗法制备超高温陶瓷基复合材料及极端热环境用氧化物多孔陶瓷与气凝胶隔热材料等领域的最新研究进展。梳理了热防护材料从单一功能向多功能一体化、从经验试错向人工智能赋能设计、从一次性使用向可重复使用跨越的发展脉络,深入探讨了材料微结构调控、极端环境服役行为与性能评估等关键科学问题,勾勒出中国空天热防护材料从结构优化迈向智能设计、从基础研究走向工程应用的发展图景。
作者简介:王光谦,全国政协副主席、民盟中央常务副主席、中国科协主席、中国科学院院士。研究方向为河流动力学、数字水利工程、水资源和水环境。
文章阐述了GDP核算忽视生态代价导致的增长与保护悖论,通过梳理中国从“先污染后治理”到“两山”理念的实践转型,揭示了生态价值计量正从“外部性补偿”向“内生性核算”转变的趋势。
文章强调,构建生态GDP新范式不仅需要对接SNA2025框架、创新绿证交易机制,更需引入“生态资产可量化”理念,将自然服务功能提升至经济核算新维度,最终实现增长核算与生态保护的协同共治。
作者简介:何超凡,浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室、浙江大学全省增材制造技术与装备重点实验室,助理研究员,研究方向为生物制造;杨华勇(通信作者),浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室,教授,中国工程院院士,研究方向为流体传动与控制、生物制造等;贺永(共同通信作者),浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室、浙江大学全省增材制造技术与装备重点实验室、浙江大学医学院附属第二医院,教授,研究方向为增材制造及医疗器械。
文章揭示了衰老再生医学从“细胞修复”向“微环境重塑”的范式转变,指出老年患者疗效不佳的根源在于组织“土壤”退化。通过比较“对抗衰老”与“顺应重编程”两种策略,阐述了再生干预正从单一结构填充转向跨尺度的生态系统修复。
文章强调,构建有效的衰老再生体系不仅需要开发智能响应材料与多级联动框架,更需引入“情境感知”理念,将局部微环境治理提升至系统整合的新维度,最终实现材料、生物学与临床监管的协同突破。
作者简介:倪自强,北京智源人工智能研究院,高级工程师,研究方向为具身机器人;姚国才(通信作者),北京智源人工智能研究院,高级工程师,研究方向为具身智能。
具身机器人遥操作正从“替代人”向“增强智能”演进,其核心在于身体–环境–控制的耦合涌现。当前,系统架构向多模态沉浸交互与低时延高可靠通信发展,控制模式从直接操控走向共享控制、模仿学习与生成式策略协同,显著降低操作负担。伴随开源平台与统一基准的出现,领域加速从经验验证走向标准化评测。
未来,安全鲁棒性、AI深度融合与低成本化将是关键突破方向,推动遥操作在高危作业与具身智能数据采集中发挥不可替代的桥梁作用。
金翔宇、张如炳、刘瑞祥、王玮、黄红岩、刘红花、孙健程、王蒙蒙、张晚林、李文静、洪长青、张幸红、韩杰才
作者简介:金翔宇,哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国家级重点实验室,副研究员,研究方向为轻质微烧蚀热防护复合材料设计;张如炳(共同第一作者),北京交通大学物理科学与工程学院,教授,研究方向为柔性热防护材料与结构;李文静(通信作者),航天特种材料及工艺技术研究所,研究员,研究方向为先进热防护材料;洪长青(共同通信作者),哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国家级重点实验室,教授,研究方向为轻质烧蚀型热防护材料。
文章阐述了新一代高马赫数飞行器面临的“新热障”极端环境挑战,系统比较了轻质烧蚀防隔热复合材料、刚性隔热瓦、耐高温气凝胶复合材料及柔性热防护复合材料四类体系的技术路径与性能边界,揭示了热防护正从“单一功能消耗型”向“多功能一体化可重复使用”演进的核心趋势。
文章强调,突破新一代热防护瓶颈不仅需要多尺度协同设计与低成本制造创新,更需建立多物理场耦合下性能退化评价体系与寿命预测模型,最终实现材料–结构–工艺一体化与主动–被动协同防护的范式变革,为空天飞行器构型与任务能力跃升提供关键支撑。
作者简介:刘付晨,中国科学院上海硅酸盐研究所结构陶瓷与复合材料工程研究中心、中国科学院大学材料科学与光电技术学院,博士研究生,研究方向为超高温陶瓷基复合材料;陈博文(通信作者),中国科学院上海硅酸盐研究所结构陶瓷与复合材料工程研究中心,副研究员,研究方向为超高温陶瓷基复合材料;董绍明(共同通信作者),研究员,中国工程院院士,研究方向为陶瓷基复合材料。
文章阐述了空天飞行器可重复使用对超高温热防护材料的迫切需求,通过系统梳理超高温陶瓷基复合材料在组分设计、纤维界面调控、轻量化结构一体化及制备工艺等方面的研究进展,揭示了热防护材料正从“一次消耗”向“耐极端环境长寿命可重复使用”演进的核心趋势。
文章强调,突破可重复使用热防护瓶颈不仅需发展多元素协同改性、高熵设计等材料创新策略,更需建立长时循环力-热耦合作用下性能退化机制与寿命预测模型,最终实现材料-结构-工艺一体化设计,为新一代空天飞行器高可靠、低成本往返提供关键技术支撑。
作者简介:田德祥,西北工业大学中国–哈萨克斯坦材料基因工程与智能科学“一带一路”联合实验室、西北工业大学凝固技术全国重点实验室,博士研究生,研究方向为超高温陶瓷智能设计;宋海峰(通信作者),北京应用物理与计算数学研究所,研究员,研究方向为凝聚态物理、材料多尺度模拟算法;李金山(共同通信作者),教授,西北工业大学中国–哈萨克斯坦材料基因工程与智能科学“一带一路”联合实验室、西北工业大学凝固技术全国重点实验室,研究方向为钛合金、难熔及高温合金材料与成形技术。
高熵陶瓷(HECs)智能设计正从经验试错迈向AI赋能的范式革命。AI已深度贯穿HECs研发全流程:在可合成性上突破单相固溶体预测瓶颈,在性能预测上精准建立“成分—结构—性能”非线性映射以解决硬度与韧性倒置等难题,在多目标优化上实现多属性协同提升。
未来需构建自主可控的“数据—模型—知识—智慧”进化体系,发展具备认知决策能力的AI智能体与自主实验室,最终实现从“材料设计”向“用材料进行设计”的根本转变,加速HECs在超高温等极端环境中的工程应用。
AI赋能时代背景下先进材料智能设计与制造范式从“材料设计”向“用材料进行设计”的范式转变驱动AI+范式从嵌入式AI、协作式AI到当前发展的AI智能体的跨越式发展
作者简介:王鹏,山东理工大学材料科学与工程学院、中材江西电瓷电气有限公司、高温功能陶瓷材料学科与技术中心、山东工业陶瓷研究设计院有限公司,副教授,研究方向为超高温陶瓷材料、多孔陶瓷和气凝胶材料;张丽娟(通信作者),哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所、航天特种材料及工艺技术研究所,研究员,研究方向为超高温隔热材料;温广武(共同通信作者),山东理工大学材料科学与工程学院、高温功能陶瓷材料学科与技术中心,教授,研究方向为特种陶瓷与碳材料。
文章系统论述了多孔氧化物陶瓷及气凝胶在极端热防护领域的应用研究,通过比较SiO₂、Al₂O₃、莫来石、ZrO₂、镁铝尖晶石及玄武岩等多体系材料,揭示了制备工艺与微观结构对隔热性能、力学强度及耐温极限的协同调控机制,指出材料正从单一隔热向“隔热—承载”一体化方向发展。
文章强调,实现热防护材料性能突破,不仅需要优化溶胶凝胶、发泡法等制备工艺,更需引入多尺度结构设计与纤维增强策略,将功能优化提升至“结构—功能”协同的新维度,最终实现制备工艺、微观结构与宏观性能的协同优化。
作者简介:胡泊,中国计量科学研究院,工程师,研究方向为质量基础设施;宫轲楠(通信作者),中国计量科学研究院,副研究员,研究方向为质量基础设施理论、技术经济评价。
文章阐述了美国半导体产业面临制造外迁与全球竞争的双重挑战,通过出台《2022年芯片与科学法》实施大规模产业扶持。作为核心执行机构,美国国家标准与技术研究院(NIST)从传统计量机构转型为产业组织者,统筹制造激励与研发创新资金,在计量基准、标准制定、技术攻关中发挥关键作用。
文章强调,重振半导体产业不仅需要立法保障与资金投入,更需发挥国家级技术机构的战略引领作用,将计量技术优势转化为产业核心竞争力,最终实现政策、技术与产业生态的协同共治。
作者简介:许龙波,成都大学马克思主义学院,讲师,研究方向为中国近现代科技史。
文章阐述了洪式闾作为中国寄生虫学奠基人,毕生致力于学科创立与民众健康守护的历程。他从德国学成归国后,创建首个寄生虫病研究机构,在战乱中坚持教学科研,鉴定新虫种、创新灭螺方法,推动中国寄生虫病防治从被动应对转向主动防控。
文章强调,传承科学报国精神不仅需要完善学科体系、突破防治技术,更需弘扬“扎根实际、服务人民”的科研理念,将专业研究与国家需求深度融合,最终实现科研、教育与公共卫生的协同共进。
1949年9月,参加全国政协第一届全体会议的自由职业界民主人士合影(前排右二为洪式闾)
《科技导报》创刊于1980年,中国科协学术会刊,主要刊登科学前沿和技术热点领域突破性的研究成果、权威性的科学评论、引领性的高端综述,发表促进经济社会发展、完善科技管理、优化科研环境、培育科学文化、促进科技创新和科技成果转化的决策咨询建议。常设栏目有院士卷首语、科技新闻、科技评论、本刊专稿、特色专题、研究论文、政策建议、科技人文等。
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