2025年, 第43卷, 第17期 刊出日期:2025-09-13
  

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    卷首语
  • 侯保荣
    科技导报. 2025, 43(17): 1-2.
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    金属材料腐蚀防护技术的创新是实现有效防护的关键。防护技术的发展经历了从单一涂层保护到多元化防护策略的转变。当前,阴极保护、涂层保护、材料改良和表面处理等技术已广泛应用于各种工程设施的腐蚀控制。纳米技术、自修复材料、生物诱导的矿化等前沿技术的应用,为金属材料腐蚀防护提供了新的解决方案。

  • 科技新闻
  • 科技导报. 2025, 43(17): 7-7.
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    2025年8月26日,国务院发布《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》(以下简称《意见》),将“AI+科学技术”置于6大行动之首:一要加速从0到1的科学发现,推进科学大模型与重大设施智能化,建设高质量开放数据集;二要打通从1到N的研发—工程—产品一体化,以智能化研发工具带动技术迭代与转化;三要重塑哲学社会科学研究方法,推动人机协同并构建“智能向善”理论体系。《意见》以应用牵引和能力筑底为双轮,明确阶段性目标与配套抓手。

  • 科技导报. 2025, 43(17): 15-7.
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    2025年8月26日,江门中微子实验(JUNO)成功完成2万t液体闪烁体灌注,并正式运行取数。经过10余年准备和建设,JUNO成为国际上首个运行的超大规模和超高精度中微子专用大科学装置。

  • 科技导报. 2025, 43(17): 8-8.
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    2025年8月28日,《Science》刊登中国科学院地球环境研究所黄汝锦研究员等国内外学者的综述文章,指出中国城市大气呈现出全球少见的“独特化学区”:以往由直接排放主导的高颗粒污染过程,正被二次气溶胶(尤其是二次有机气溶胶,简称SOA)所取代,且这一变化在冬季重污染阶段尤为突出。文章系统梳理了中国城市SOA的人为源前体主导、形成机理多通道并行,以及多污染物—多相过程共同控制的证据,并给出未来研究与治理方向。

  • 科技导报. 2025, 43(17): 145-8.
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    水处理、能源转化和生物医药等领域对高效分离膜的需求日益迫切。无论是海水淡化、电池隔膜,还是人工离子通道,核心都依赖于纳米孔膜对特定离子的精准筛选。科学界长期以来将这种选择性理解为几何作用:水合离子被紧紧包裹在水分子外衣之中,能否通过孔道主要取决于“身体尺寸”与孔径是否匹配。然而,随着纳米孔尺度越来越小,这一解释逐渐显得不足,因为实际观测到的选择性规律往往无法用几何大小简单说明。

  • 科技导报. 2025, 43(17): 9-9.
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    河流蜿蜒曲折的身影,或许远不止地貌作用的结果。2025年8月28日,斯坦福大学等团队在《Science》发表研究指出,洪泛平原上的植被能够改变河流弯道的迁移方向:无植被的河流多顺流平移,而有植被的河流则更倾向横向扩展。这一发现不仅解答了早古生代河流沉积记录的争议,也改写了人们对地球乃至其他行星河流演化的理解。

  • 科技导报. 2025, 43(17): 10-10.
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    全球变暖背景下,个人降温技术不只是“舒适”的问题。统计显示,2000—2019年,全球每年与热相关的死亡超48万例;而传统空调带来的能耗与排放又反过来加剧热风险,形成“越热越耗能、越耗能越变热”的回路。2025年8月28日,香港理工大学团队在《Science》发表观点文章,提出一条更可持续的路径正在形成:以先进纺织材料为核心,叠加智能可穿戴与算法调控,围绕辐射、传导、对流与蒸发4种物理机制,构建轻量、灵活、低能耗的“穿戴式冷却系统”。

  • 科技导报. 2025, 43(17): 17-10.
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    目前全球器官移植需求日益增大,异种器官移植被认为有望解决供体短缺的困境。广州医科大学附属第一医院教授何建行研究团队,报道了世界首个将基因编辑猪肺成功移植到脑死亡人体内的案例,该成果有望帮助缓解肺移植供体短缺的难题。2025年8月25日,相关研究成果发表于《Nature Medicine》。

  • 科技导报. 2025, 43(17): 11-11.
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    在走向6G的路上,一个现实难题一直悬着:未来网络要同时用到微波—毫米波—亚太赫兹等跨度巨大的频段,既要覆盖偏远地区,又要在城市热点提供超高速。但今天的做法往往是“一段频谱一套硬件”——换段就得换前端,噪声在高频端还会层层放大,设备成本与复杂度水涨船高。更理想的方向,是同一块芯片能跨整个频谱自适应工作,像在“多车道高速”上随时换道,哪里通畅就走哪里。

  • 科技导报. 2025, 43(17): 12-12.
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    三生制药与辉瑞公司达成总额60.5亿美元的双特异性抗体全球授权,折射出中国创新药“出海”正在进入深水区;与此同时,美国食品药品监督管理局(FDA)近年的政策轨迹,正把新药研发从“动物替身”转向“人源数据优先”。上海原知见康数字科技有限公司药物专家刘莉在《Journal of Pharmaceutical Analysis》发文指出,FDA围绕药效、药代与安全性的“去动物化”改革已酝酿7年:从早期减少动物研究资助、在药效研究中接纳器官芯片(organ-on-a-chip)数据,到2022年明确“非动物数据可作为临床前证据”,并在2025年提出安全性研究也应优先利用人源化微生理系统(MPS, microphysiological systems)和体外复杂模型(IVCM),这被视为药物研发范式的关键转折点。

  • 科技导报. 2025, 43(17): 18-12.
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    中国科学技术大学薛向辉团队与香港中文大学任伟团队在《Light: Science & Applications》报道称,把双光梳光谱(2束“梳齿”略有差异的频率梳相互干涉,实现宽谱、快速、精密测量)与单光子探测结合,解决了开放大气湍流抖动与超弱信号难题。研究首先用单光子雪崩二极管(SPAD)逐个记录光子“是否到达”(二进制事件),再用共模触发参考光路实时感知并“抵消”光路共同扰动,最后从庞大的“0/1”序列里重建干涉光谱。这样一来,即便传统探测器看不见的极弱回波,也能被统计“拼”回清晰光谱。

  • Jeffrey Brainard
    科技导报. 2025, 43(17): 13-13.
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    2025年5月,美国旧金山非营利初创机构FutureHouse的科研团队宣布,他们发现了一种具有治疗视力丧失潜力的候选药物。但他们却不能独揽此功,因为从文献检索、假说构建到数据分析的诸多科研环节,均由团队自主研发的人工智能(AI)完成。

  • Robert F. Service
    科技导报. 2025, 43(17): 14-15.
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    作为细胞中的“万能劳模”,蛋白质承担着从肌肉收缩到氧气输送等各类功能。生命的存续依赖于蛋白质,而蛋白质的合成又依赖于RNA。除了携带制造蛋白质的遗传指令,RNA还参与蛋白质的组装过程。在现代细胞中,首先由大型蛋白质酶将RNA片段与氨基酸(蛋白质的基本组成单位)连接,随后由RNA和蛋白质共同构成的细胞机器(核糖体)会读取信使RNA链上的编码序列,将氨基酸逐一连接成蛋白质链。但在数十亿年前,在酶和核糖体尚未演化的时代,生命最初的蛋白质又是如何形成的?

  • 科技评论
  • 马佳玉, 孙仲恒, 赵禹涵, 赵虎, 郭浩, 田禾
    科技导报. 2025, 43(17): 16-21. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2025.05.00127
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    二维材料因其优异的物理化学特性,在“后摩尔时代”成为集成电路、可穿戴技术、医疗监测等领域的潜力股,变成当前学术界和产业界的研究热点。介绍了后摩尔时代面临的瓶颈和挑战,以及二维材料的发展历程、制备方法以及超薄性、带隙可调和超高的迁移率,分析了二维材料在芯片、柔性传感器、能源存储、光电器件等领域的应用前景。探讨了二维材料在实际应用中面临的规模化制备、工艺复杂度高、实际测试与预期理论值差异大等问题,提出了通过新型原子催化剂、卷对卷转移技术、氢钝化等手段来弥补这些不足,探讨了二维材料的潜力。总结了发展二维材料的方向路径,强调二维材料硅基化改造、多维度创新和产业化推进的重要性。

  • 本刊专稿
  • 李众, 张晓虎, 程学群, 张达威, 李晓刚
    科技导报. 2025, 43(17): 22-33. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.12.01747
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    腐蚀是威胁材料服役安全与使用寿命的核心因素。腐蚀数据具备多源异构、时间长、跨尺度、非线性等复杂特征。针对这些特性,腐蚀大数据技术通过融合各类传感器技术和建立多维智能关联数据库等方法,对材料腐蚀大数据进行挖掘建模与可视化,最终实现共享服务平台建设和在工程中的应用。在智慧工程应用场景中,腐蚀大数据技术实现3大核心功能:一是通过实时监测技术对桥梁钢结构、油气输送管网等关键设施的腐蚀状态进行动态追踪,结合多源异构腐蚀数据高通量采集即时捕捉腐蚀速率、环境参数对腐蚀大数据进行系统收集;二是通过多源数据挖掘技术,解析腐蚀数据与环境因子、运行工况的耦合规律,支撑防腐策略的动态优化;三是基于神经网络等人工智能模型,结合历史积累数据与机器学习算法,实现了对材料的剩余服役寿命的精准预测,为工程安全运维提供量化依据。此外,腐蚀大数据通过与数字孪生结合,通过构建腐蚀演化的三维虚拟模型,实现了工程结构健康状态的可视化预警与维护资源的智能调度,实现了腐蚀大数据共享与物联网平台的共同建设,最终推动传统防腐向“受击—诊断—决策—执行”的闭环管理升级。腐蚀大数据技术不仅推动了传统防腐技术向智能化、精准化转型,更成为智慧工程安全运维体系的核心支撑,在海洋工程、能源互联网等领域展现出广阔的应用前景。

  • 特色专题
  • 朱圣龙, 沈明礼, 辛丽, 鲍泽斌, 牛云松, 赵清清, 杜瑶, 邬明钰, 董志宏, 李帅, 陈明辉, 王金龙, 王福会
    科技导报. 2025, 43(17): 34-48. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.12.01752
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    热障涂层(TBC)和环境障涂层(EBC)是燃气涡轮发动机的关键技术。La2Zr2O7、YTaO4等低热导率陶瓷材料展现出相变温度高、热膨胀匹配性好、抗CMAS(CaO−MgO−Al2O3−SiO2)腐蚀性能良好等特性,纳米晶γ'相涂层具有涂层−基体化学/力学相容性优异及体系应力低等优点,是下一代TBC的重要发展方向。基于β−Yb2Si2O7的高熵稀土硅酸盐,具有良好的热膨胀匹配性和抗CMAS腐蚀性能、优异的抗水蒸汽腐蚀性能,以及显著低于YSZ的热导率,是热环境障涂层(TEBC)的重要材料体系。双相陶瓷复合技术,可显著提高断裂韧性,并改善抗CMAS腐蚀性能和隔热性能,是未来研究应重点关注的方向。

  • 曹发和, 李鑫冉, 黄秋雨, 肖煜华, 张勤号
    科技导报. 2025, 43(17): 49-61. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.12.01748
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    基于混合电位理论的经典腐蚀电化学对于腐蚀与防护的研究具有重要的促进作用,但也必须认识到腐蚀反应的多反应耦合非平衡不可逆的特征,并由此导致的Butler−Volmer和Nernst−Planck方程的过度简化,以及对构成腐蚀的电极反应研究的弱化。从腐蚀方程出发,指出腐蚀电化学的内涵,综述了扫描电化学显微镜(SECM)、扫描振动电极(SVET)、局部电化学阻抗(LEUS)和扫描电化学池显微镜(SECCM)4种典型扫描探针技术在腐蚀反应动力学、空间物种监测、腐蚀活性分布等方面应用的优势与进展,发现高分辨扫描探针技术可识别低至几个纳米腐蚀点与皮安级腐蚀电流,实现了腐蚀发生发展过程反应活性空间差异与动力学的原位监测,进一步结合计算模拟可量化比较分析腐蚀数据。最后展望了现代腐蚀电化学的发展趋势,可继续从多反应耦合的非平衡不可逆腐蚀反应的本质出发,深度融合跨尺度表征,建立宏观−微观的辩证统一关系。

  • 董姝君, 赵前程, 成红旭, 孙明磊, 刘孝辰, 王雪飞, 骆鸿
    科技导报. 2025, 43(17): 62-76. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.12.01749
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    高熵合金凭借其优异的综合性能在极端服役环境中展现出重要的应用前景,其中耐蚀性是决定其服役寿命与可靠性的关键因素。综述了高熵合金腐蚀行为及机理的研究进展,其中,重点阐述了合金元素组成与原子比调控对腐蚀性能的影响,并讨论了热处理、轧制等热机械加工过程对微观组织及钝化膜特性的调控作用。研究表明,成分设计与工艺优化能够显著改变合金的腐蚀响应与钝化行为,从而影响其耐蚀性能。未来的研究仍需深入揭示局部腐蚀机理与钝化膜演变过程,结合机器学习和多尺度模拟开展智能化设计,同时建立兼顾力学性能、耐蚀性与成本效益的综合性能评价体系。

  • 吴俊升, 胡科峰, 董超芳, 胡凌越, 张博威, 范林, 肖葵, 孙明先, 雍兴跃, 李晓刚
    科技导报. 2025, 43(17): 77-84. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.12.01751
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    工程装备在极端苛刻的深海环境中服役,将承受低温、低溶解氧、低pH值、污染物和微生物等复杂环境因素以及热液、洋流、高压和复杂工况载荷的作用,对深海装备的服役安全造成严重威胁。钛合金作为高耐蚀海洋结构材料,在深海工程装备制造中具有举足轻重的地位,但目前仍对钛合金在深海极端环境下的服役行为和失效机制认识不清,导致深海装备钛合金结构选材、设计和防护缺乏科学依据。通过对钛合金的耐蚀性及基本腐蚀电化学特征分析,梳理评述了钛合金材料在深海极端环境下所面临的微生物腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、氢脆及应力腐蚀、腐蚀疲劳以及多因素耦合腐蚀损伤问题,并提出了深海环境下钛合金腐蚀研究重点和发展方向。

  • 董樊丽, 张兵, 杨剑英, 李薇薇
    科技导报. 2025, 43(17): 85-99. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.12.01806
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    回顾了2024年金属增材制造的最新研究进展与热点应用,涵盖了新材料开发与应用、制造工艺的新突破、自动化与智能化的提升、软件开发的新进展、重点行业的最新应用以及行业标准与政策新动态等方面。随着新型金属合金材料的不断出现,金属增材制造在航空航天、汽车、医疗等行业得到了广泛应用。制造工艺的创新和智能化技术的结合显著提升了生产效率和质量控制。尽管面临材料成本高、生产效率低等挑战,金属增材制造在技术、标准和市场的不断发展中展现出广阔的前景,尤其在智能制造、绿色制造和个性化定制领域具有巨大潜力,未来有望实现更广泛的应用。

  • 研究论文
  • 何子涵, 张涛, 任泽阳, 张进成
    科技导报. 2025, 43(17): 100-106. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2025.04.00081
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    氮化镓肖特基二极管具有电子迁移率高、导通电阻低、集成度高等优势,能够很好地应用于电力电子及微波射频领域,已成为促使创新前沿技术进步的重要手段。回顾了近年来氮化镓肖特基二极管的研究历程,聚焦于器件结构对器件性能的影响,通过对氮化镓肖特基二极管结构的不断优化,其性能已得到长足的改善,从正向特性到反向特性,性能持续提升;从高压领域到射频电路,应用持续扩大;同时,建议从提升材料质量、提高器件可靠性、降低成本等方面入手,进一步突破现有技术瓶颈。可以预测,随着中国集成电路事业的不断发展,GaN肖特基二极管凭借其优异的高频、高压特性,将成为下一代电子设备的核心器件。未来GaN肖特基二极管在各领域的应用将更为广泛,在解决实际问题和行业挑战上发挥更大的作用。

  • 范丽亚, 王梅, 马介渊
    科技导报. 2025, 43(17): 107-121. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2025.01.00007
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    综述了扩展现实(XR)研究关键技术的进展。硬件层面,微显示技术取得关键性突破,XR设备视觉体验指标显著提升,多模态智能交互极大拓展了用户与XR环境交互的维度与精准度。软件方面,XR操作系统开源化竞争加剧,行业生态向开放、多元方向加速演进。内容领域,多元化的文旅大空间项目为XR内容创作生态注入强大活力。但是,也发现核心软件与内容创作,以及行业应用的深度融合过程中,存在着技术标准不统一、兼容性欠佳等瓶颈问题。基于此,提出应加大对芯片、显示技术等关键领域的研发投入,丰富内容创作生态,深化和拓展行业应用场景,强化产业链上下游协作,并完善相关标准体系的建议。XR研究正朝着全产业链协同发展的方向迈进,有望构建技术先进、产品丰富、服务优质、应用广泛的高质量产业发展格局。

  • 张君妍
    科技导报. 2025, 43(17): 122-131. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2025.05.00119
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    胶质母细胞瘤(GBM),是中枢神经系统中最具侵袭性和致命性的恶性肿瘤之一。现行治疗手段如手术切除、放疗和化疗等,因GBM显著的分子异质性、高度侵袭性、血脑屏障(BBB)阻隔以及免疫抑制性肿瘤微环境而效果有限,目前患者5年生存率仍不足10%。近年来,纳米技术的迅猛发展为GBM靶向治疗提供了新契机。通过精准调控纳米材料的物理化学特性,纳米复合药物不仅可实现穿越BBB的高效递送,还能降低全身毒性,增强治疗靶向性。此外,该类药物平台可集成化疗药物、免疫调节剂、基因治疗载体及成像探针,实现诊疗一体化和多模态协同治疗。概述了GBM的临床治疗现状与主要挑战,分析了其生物学特性及微环境特征,重点探讨了纳米复合药物在GBM治疗中的设计策略、功能优势、研究进展及转化应用面临的主要问题,旨在为该领域的基础研究与临床应用提供参考与思路。

  • 政策建议
  • 汤瑞瑜, 宋洁, 朱广宇, 庄明浩, 杨易
    科技导报. 2025, 43(17): 132-140. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.12.01745
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    不可持续的现代农业已成为全球生态环境恶化的关键驱动因素。现有研究多局限于单一学科视角,缺乏系统评估农业造成的环境问题与气候变化互馈机制的综合框架。基于行星边界框架理论,评估了农业生态环境问题及其在气候变化背景下的多维挑战,深入阐释了作用机制、影响程度及地理分布格局,同时剖析了关键要素间的互动反馈效应。提出了应对气候变化的农业发展路径与政策建议,涵盖推广智慧型农业发展、推动农业绿色供应链转型、引导可持续饮食转型、加大科技创新与技术研发支持力度、完善农业绿色转型政策体系。此外,为进一步推进该领域的探索,提出了5个关键研究方向,以期为应对气候变化背景下可持续农业发展面临的挑战提供理论支撑与实践指导,助力农业向可持续、气候适应型系统的转型。

  • 科技人文
  • 陈彪, 焦宇昊, 申梦茹, 彭安婷, 朱玥玮, 芮杨梦琳, 王春秀, 郝锌颖
    科技导报. 2025, 43(17): 141-144. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2025.01.00025
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    维克托·安布罗斯和加里·鲁夫昆因发现“miRNA及其在转录后基因调控中的作用”而获2024年诺贝尔生理学或医学奖。梳理了2人发现miRNA及其调控作用的科研之路,总结出追寻兴趣深入、不惧暂时驻足、学会化繁为简3点对于科研人员勇攀科研高峰至关重要的影响因素。