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，也为金属材料腐蚀防护提供了新的解决方案。

为此，《科技导报》2025年第17期推出了“金属材料腐蚀研究专题”。本专题聚焦该领域的深度创新，既探讨了腐蚀大数据、人工智能如何驱动防护技术向智能化、精准化转型，也呈现了热障涂层、高熵合金、深海钛合金及现代电化学技术等在极端环境下的最新研究进展。

卷首语

金属材料腐蚀研究：挑战、策略与未来

作者：侯保荣

作者信息：海洋腐蚀与防护专家，中国工程院院士。中国科学院海洋研究所研究员，国家海洋腐蚀防护工程技术研究中心主任，研究方向为海洋腐蚀与防护。

摘要：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

前沿动态

AI+科学技术让发现提速、转化提效、方法可证

江门中微子实验室正式运行

二次有机气溶胶在冬季重污染阶段更为突出

带电孔壁驱动离子脱水与选择透过

植物演化改写古河流路径

可持续个人冷却技术加速成型

基因编辑猪肺成功移植到人体

用光做换挡器实现全频无线高速稳定

卓越亮点

新药研究去动物化的最后1公里

从湍流中捕捉极微弱信号——单光子双光梳做到阿瓦级灵敏度

深度报道

人工智能生成假说在检验中仍逊于人类

首批蛋白质组装机制提供生命起源新线索

科技评论

二维材料引领后摩尔时代

作者：马佳玉1,2，孙仲恒1，赵禹涵1，赵虎3，郭浩2*，田禾1*

1 清华大学集成电路学院

2 中北大学半导体与物理学院

3 浙江清华长三角研究院

摘要：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

腐蚀大数据技术及其智慧工程应用

作者：李众，张晓虎，程学群，张达威，李晓刚*

北京科技大学国家材料腐蚀与防护科学数据中心

摘要：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：金属材料腐蚀研究

燃气涡轮发动机用热障涂层和环境障涂层研究进展

作者：朱圣龙1，沈明礼1，辛丽1，鲍泽斌1，牛云松1，赵清清1，杜瑶1，邬明钰1，董志宏1，李帅1，陈明辉2，王金龙2，王福会2*

1 中国科学院金属研究所

2 东北大学材料科学与工程学院

摘要：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。

基于扫描微探针技术的现代腐蚀电化学研究进展

作者：曹发和1，李鑫冉1，黄秋雨1，肖煜华1，张勤号2

1 中山大学材料学院

2 宁波大学机械工程与力学学院

摘要：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。

高熵合金的腐蚀行为及机理研究进展

作者：董姝君，赵前程，成红旭，孙明磊，刘孝辰，王雪飞，骆鸿*

北京科技大学新材料技术研究院

摘要：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。

深海极端环境下钛合金腐蚀科学问题评述

作者：吴俊升1，胡科峰2，董超芳1，胡凌越2，张博威1，范林3，肖葵1，孙明先3，雍兴跃4，李晓刚1

1 北京科技大学新材料技术研究院

2 武汉第二船舶设计研究所

3 中国船舶集团有限公司第七二五研究所海洋腐蚀与防护全国重点实验室

4 北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室

摘要：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。

金属增材制造的前沿技术创新与应用

作者：董樊丽1,2，张兵1，杨剑英1,3，李薇薇1

1 上海交通大学材料科学与工程学院

2 上海交通大学内蒙古研究院

3 上海交通大学包头材料研究院

摘要：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

宽禁带半导体氮化镓肖特基二极管研究进展

作者：何子涵，张涛*，任泽阳，张进成

西安电子科技大学宽禁带半导体器件与集成技术全国重点实验室

摘要：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。

扩展现实研究关键技术及发展趋势

作者：范丽亚1,2，王梅1，马介渊3

1 西安交通大学城市学院计算机学院

2 物联网智能感知交互平台陕西省高校工程研究中心

3 西安高新技术产业开发区创业园发展中心

摘要：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。

纳米复合药物治疗脑肿瘤研究热点与挑战

作者：张君妍1,2

1 上海交通大学医学院附属松江医院

2 上海交通大学医学院附属松江研究院

摘要：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

气候变化对可持续农业的挑战及对策

作者：汤瑞瑜1，宋洁1，朱广宇1，庄明浩2，杨易1*

1 重庆大学环境与生态学院

2 中国农业大学资源与环境学院

摘要：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

微小RNA，大时代：安布罗斯与鲁夫昆的科研征途及启示

作者：陈彪，焦宇昊，申梦茹，彭安婷，朱玥玮，芮杨梦琳，王春秀，郝锌颖*

中国科学技术大学科技史与科技考古系

摘要：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。