2025 年 7 月 15 日凌晨 5 時 34 分，長征七號遙十運載火箭托舉天舟九號貨運飛船成功發(fā)射，8 時 52 分飛船精準(zhǔn)對接空間站天和核心艙后向端口。此次任務(wù)中，由大連理工大學(xué)馬學(xué)虎教授、溫榮福教授團隊研發(fā)的空間耐久性熱界面材料隨 "空間滴狀冷凝傳熱實驗?zāi)K" 進入太空，標(biāo)志著我國在微重力環(huán)境熱管理領(lǐng)域取得突破性進展。

01 國際首次！空間熱界面材料在軌實驗啟動搭載的 "空間滴狀冷凝傳熱實驗?zāi)K" 將在空間站夢天艙兩相系統(tǒng)，開展為期數(shù)月的長周期在軌實驗。該模塊核心是團隊自主研制的耐久性熱界面材料，將首次在 10??g微重力環(huán)境下，驗證其對冷凝液定向輸運和高效傳熱的調(diào)控能力。
不同于地面重力環(huán)境，航天器熱控系統(tǒng)在微重力下難以依靠自然對流移除冷凝液，易形成液膜阻礙傳熱。此次實驗的熱界面材料通過特殊界面結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用固液界面作用力驅(qū)動凝液快速定向流動，解決了空間環(huán)境中 "凝液滯留" 這一世界性難題。
空間站夢天艙兩相實驗系統(tǒng)和空間滴狀冷凝傳熱模塊

02 從實驗室到太空：熱界面材料技術(shù)跨越

該團隊歷經(jīng)十余年攻關(guān)，突破了熱界面材料在極端環(huán)境下的耐久性瓶頸。材料采用梯度潤濕性設(shè)計，表面接觸角可精準(zhǔn)調(diào)控在 110°-150° 范圍，既能實現(xiàn)滴狀冷凝（比膜狀冷凝傳熱效率提升 3-5 倍），又能通過微觀結(jié)構(gòu)引導(dǎo)液滴沿預(yù)設(shè)路徑快速排出。地面測試顯示，在模擬空間環(huán)境中，該材料使冷凝傳熱系數(shù)達到 2500W/(m2?K)，較傳統(tǒng)材料提升 60% 以上。此次太空實驗將進一步獲取微重力下的傳熱數(shù)據(jù)，為建立空間熱控系統(tǒng)設(shè)計準(zhǔn)則提供關(guān)鍵依據(jù)。

項目團隊在滴狀冷凝傳熱領(lǐng)域的系統(tǒng)性研究工作

03 支撐航天強國建設(shè) 技術(shù)應(yīng)用前景廣闊

作為航天器熱控系統(tǒng)的 "神經(jīng)末梢"，熱界面材料性能直接決定空間站、深空探測器的熱管理效率。該研究成果不僅支撐我國空間站換熱器高效化、緊湊化發(fā)展，還可應(yīng)用于衛(wèi)星通信、深空探測等領(lǐng)域。團隊負責(zé)人馬學(xué)虎教授表示，空間實驗數(shù)據(jù)將推動熱界面材料向 "多功能集成" 演進，未來有望開發(fā)出集傳熱強化、防腐蝕、抗輻射于一體的新型材料體系，為我國載人登月、火星探測等重大工程提供核心技術(shù)支撐。

04 科研團隊

馬學(xué)虎，二級教授，主要研究方向包括微納界面?zhèn)鬟f現(xiàn)象和過程強化、疏水/親水表面材料、相變傳熱、MED海水淡化、吸收式熱泵、工業(yè)余熱利用、微化工與智能化工材料制備、干細胞與組織工程等。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，授權(quán)國家發(fā)明專利20件。應(yīng)邀在國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議作大會報告和主旨報告15次；滴狀冷凝研究照片被楊世銘教授和陶文銓院士編著的國家重點教材《傳熱學(xué)》收編（教材第三版中唯一一個由中國人做的實驗結(jié)果）。應(yīng)邀撰寫綜述文章（專章）10余篇，參與編寫國際手冊、學(xué)科發(fā)展、大百科全書等5部。

溫榮福，教授，長期從事相變傳熱與過程強化的研究及應(yīng)用，研發(fā)了超潤濕功能熱界面材料與高效熱質(zhì)傳遞強化技術(shù)及器件裝備，應(yīng)用于超高熱流電子器件冷卻、先進高效換熱裝備、大數(shù)據(jù)中心兩相液冷、極端環(huán)境抑霜防冰等領(lǐng)域。以第一或通訊作者在高水平期刊上發(fā)表文章30余篇，入選ESI高引論文3篇，成果被引用超過3000次，多項研究成果被Science、Joule等學(xué)術(shù)雜志和科技媒體作為亮點專題報道。已授權(quán)國家發(fā)明專利7項、美國專利2項、軟件著作權(quán)2項，參與撰寫中/英學(xué)術(shù)著作2部/篇，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議作邀請報告20余次。近年來，大連理工大學(xué)馬學(xué)虎教授和溫榮福教授團隊，聚焦超潤濕功能表面材料創(chuàng)制、多相界面微觀傳遞機制、相變傳熱強化理論和技術(shù)、功能表面潤濕特性調(diào)控等方面的基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)，取得了一系列的重要研究成果，得到了國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注和充分肯定。主持承擔(dān)國家重點研發(fā)計劃、863項目、國家科技支撐項目、國家自然科學(xué)基金重點項目以及中石油、中石化、中船重工、華為等科研項目。榮獲多項教育部技術(shù)發(fā)明獎和遼寧省自然科學(xué)獎等省部級獎勵。

05 總結(jié)

從地面實驗室到浩瀚太空，“空間滴狀冷凝傳熱實驗?zāi)K” 的旅程，是我國自主創(chuàng)新能力在航天領(lǐng)域的又一次展現(xiàn)。而對耐久性熱界面材料的深入研究，不僅將推動航天技術(shù)的進步，其成果還可能反哺地面應(yīng)用 —— 例如在新能源汽車電池?zé)峁芾?、工業(yè)余熱回收等領(lǐng)域，為提升換熱效率提供新的思路。可以說，這次空間實驗的意義早已超越了單一的科研項目，它正為我國在空間傳熱領(lǐng)域構(gòu)建自主可控的技術(shù)體系寫下濃墨重彩的一筆。