科技导报杂志

科技导报杂志2025年第21期

• 抓住人工智能大机遇

  张亚勤

  当前，人工智能（AI）的发展正在经历一场深刻的范式转变，其重心已从单纯的技术突破转向产业深度融合与AI治理协同并进的新阶段。AI作为核心驱动力，正以前所未有的速度重构生产力与生产关系，并推动物理世界、数字世界乃至生物世界的深度耦合与融合创新。

• 钍基熔盐堆首次实现核燃料“钍-铀转化”

  2025年11月1日，由中国科学院上海应用物理研究所牵头建成的2 MW液态燃料钍基熔盐实验堆首次实现公斤级钍铀核燃料转换（探测到钍-232转换为铀-233过程中的关键中间产物），在国际上首次获取钍入熔盐堆运行后的实验数据，初步证明了熔盐堆核能系统利用钍资源的技术可行性。实验堆是钍基熔盐堆实验堆—研究堆—示范堆“三步走”战略的第一步，目前正处于实验运行阶段，主要任务是获取各种运行数据，验证关键技术，为后续更大规模的堆型设计提供支撑。

• “中国天眼”首次捕获系外恒星黑子区射电暴信号

  北京大学地球与空间科学学院田晖团队利用“中国天眼”（FAST），首次探测到来自恒星黑子区域的毫秒级射电暴信号，为直接探测恒星小尺度磁场、揭示恒星磁活动的起源提供了全新的观测手段。该成果填补了学界对太阳系外恒星小尺度磁场认知的空白，对于推动系外空间天气研究有重要意义。2025年10月18日，相关研究成果发表于《Science Advances》。

• 光子矩阵技术让拉曼信号从荧光背景中“显形”

  拉曼光谱是材料科学、半导体工业、环境测试、考古学和生物医学的重要工具，但其应用的一个重要限制是荧光背景。由于拉曼信号和荧光信号同属光致发光现象，且光谱波长范围存在重叠，而荧光信号强度通常比拉曼信号强数个数量级，这使得荧光干扰问题尤为突出。时间门控拉曼光谱技术是区分微弱拉曼信号与强荧光背景的关键工具，但由于单光子雪崩二极管（SPAD）技术瓶颈，难以同时满足高光谱分辨率、宽光谱范围和高时间分辨率的需求。

• 空间科学实验聚集小鼠行为、胶体自组织与电池性能

  2025年10月31日23时44分，搭载神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，发射取得圆满成功。由中国科学院牵头负责的空间应用系统，本次共上行6项科学实验，1项锂电池光电表征和测试、2项流体科学领域研究和3项生命科学领域研究。

• 冷冻电镜抓拍到神经元之间“亲吻-收缩-逃逸”通信过程

  中国科学技术大学毕国强联合多个中外研究团队，基于自主研发的毫秒级时间分辨冷冻电镜技术，捕捉到突触囊泡释放与快速回收的完整动态过程，并提出全新“亲吻-收缩-逃逸/融合”模型，解决了神经科学领域长达半个世纪的关键争议。这一成果揭示了大脑高效传递信息的“微观密码”，为相关脑疾病机理研究提供了新视角。2025年10月16日，相关研究成果发表于《Science》。

• AI+酶工程8 h可回收近99%聚氨酯塑料

  北京化工大学吴边团队与中国科学院微生物研究所崔颖璐团队合作，借助人工智能驱动的微生物酶资源挖掘策略，成功发现了一种新型脲酶AbPURase。该酶具有优异的有机溶剂耐受性，在高浓度醇解反应介质中仍能保持极高催化活性与稳定性，与工业聚氨酯醇解工艺高度兼容。该成果首次实现了在工业条件下聚氨酯的规模化生物解聚，为聚氨酯塑料的绿色循环利用提供了高效、可持续的新路径。2025年10月30日，相关研究成果发表于《Science》。

• “即插即用”卤素策略让烯烃生产告别CO2排放包袱

  费托合成是化学工业中一项重要的催化反应技术，主要用于将合成气转化为液体燃料或烯烃等高值化学品。中国科学院山西煤炭化学研究所温晓东团队联合北京大学马丁团队，首次在铁基费托合成催化剂上实现了CO2选择性低于1%、烯烃选择性超过85% 的重大突破，为高碳资源的清洁高效利用提供了全新思路。2025年10月30日，相关研究成果发表于《Science》。

• 弓头鲸长寿与抗癌之谜被首次揭晓

  弓头鲸有时能活200多年，但它的长寿之谜一直未解。美国罗切斯特大学生物学家Vera Gorbunova团队与合作者研究发现，弓头鲸能够存活数百年且不患癌症或其他与年龄相关疾病的一个原因，在于体内一种在寒冷环境中被激活的蛋白质，它有助于修复受损的DNA。当鲸的这种蛋白质在人类细胞中表达时，后者修复DNA的能力得到了提升。2025年10月29日，相关研究成果发表于《Nature》。

• 一贴即凝，一贴即测：久坐疾病预警新工具

  久坐被医学界称为“新型吸烟”，根据世卫组织数据显示，全球久坐人群已超15亿，每年约有200万人死于久坐导致的相关疾病，并且腰龄早衰的趋势正加速向青少年蔓延。然而在低动作幅度、长时程的久坐场景下，传统电极因界面阻抗高、易失水等问题，难以长期稳定采集微伏级肌电信号，因此临床诊断仍多依赖症状出现后的影像学检查，存在明显滞后，贻误病情。相较之下，水凝胶柔性肌电传感器通过可穿戴的方式，能够实时监测腰椎健康状态并提前预警病情，展示了其在疾病预防领域的巨大潜力和广阔应用前景。然而，如何在电极-皮肤界面精确调控氢键、提升双电层电容并降低界面阻抗，以实现低幅度运动状态下微伏级信号的稳定监测，仍是当前面临的关键科学技术问题。

• 寻找细胞模拟的“AlphaFold时刻”：AI基础模型的突围与瓶颈

  当AI细胞模型照进现实，生物医学领域即将迎来范式革命

• AI能否成为化学知识的发现者？

  江俊, 崔乘幸, 黄文光

  化学作为一门传统的实验科学，长期以来依赖于“试错法”进行探索。然而，随着化学空间的日益复杂化，穷尽所有可能性变得愈发困难，这导致了研发效率的显著降低。

• 科技创新驱动海洋碳汇交易机制建设

  焦念志, 类彦立, 李彦, 张宁

  全球气候变化是人类面临的重大挑战。联合国第29届气候大会就《巴黎协定》第六条第四款（以下简称《巴黎协定》6.4条）下的碳信用及其动态更新机制达成共识，标志着全球碳市场机制建设取得重大进展[1−2]。这跨越了碳排放权市场难以逾越的鸿沟——减排成本的区域性和行业性差异——使得建立基于碳信用的全球统一碳交易市场成为可能。与此同时，欧盟碳边境调节机制（CBAM）、欧盟海运燃料倡议[3]等新规加速落地，推动全球碳价和碳税体系结构性重塑[4−5]。这些变化深刻影响全球能源、航运业、国际贸易乃至世界经济结构与未来发展。在此背景下，中国及时出台了“推进绿色低碳转型加强全国碳市场建设的意见”（以下简称“意见”）[6]。“意见”要求着力提升碳市场活力、丰富交易产品、扩展交易主体；针对兼具可持续发展生态效益和社会效益的重点领域加快方法学开发，有效服务社会自主减排和生态产品价值实现；鼓励碳排放权交易试点市场健康有序地发展碳金融机制，全面加强碳市场能力建设，提高国际认可度，积极服务有关行业企业国际履约和产品碳中和。

• 氧气高炉研究进展及工程实践

  李强, 左海滨, 王静松, 王广, 佘雪峰, 薛庆国

  钢铁行业是最难实现碳中和的行业之一，根据世界钢铁协会数据显示，2022年，中国粗钢产量约为10.13亿t。按照每吨粗钢碳排放量为1.75~1.90 t计算，中国钢铁产业碳排放量在17.73~19.25亿t，占全国碳排放总量的15%以上，是制造业31个门类中碳排放量最大行业[1−4]。在“双碳”目标下，高排放行业相继颁布碳达峰目标，钢铁行业低碳化、产品零碳化势在必行。但是，中国钢铁产能需求大，对原材料需求高，且废钢资源较少，难以支撑原材料供给，因此以铁矿石、石灰石和焦煤为原料的长流程仍占主导地位，实现碳中和难度巨大，仅推进节能减排并不能实现钢铁行业“双碳”目标，还需要采取特别的技术[4−9]，如氧气高炉（OBF）工艺、绿氢冶金技术和碳捕集利用与封存技术（CCUS）等。但目前CCUS技术大多停留在捕集后将二氧化碳封存于地下层面，再利用尚未形成规模化发展。绿氢冶金技术中的绿氢制备还处于发展初期，产业链存在氢供应短板和生命周期碳循环缺环问题，技术也不成熟[2,10–11]。

• 钢铁行业低碳炼铁路径分析

  卜佳佳, 曾旺, 庞焯刚, 周恒, 吴胜利, 寇明银, 焦树强, 左海滨

  进入21世纪以来，气候变化逐渐成为人类社会可持续发展面临的最大危险之一[1]。《中国气候变化蓝皮书（2024）》显示：全球变暖趋势仍在持续。全球平均温度、海表温度、海洋热含量和海平面高度均创新高，南极海冰范围再创新低[2]。气候变化导致极端天气气候时间频发强发，对人类经济社会发展造成重大威胁。积极应对气候变化已成为全球共识。在诸多工业门类中，钢铁工业是典型的资源、能源密集型行业，其能源消耗约占世界能源消耗总量的5%，CO2排放量约占人类每年CO2排放总量的7%[3]，是全球主要碳排放源之一。在环境问题和以碳素为主要原燃料的生产模式导致吨钢成本日益上涨的双重压力下，钢铁行业面临极为艰巨的减碳任务，亟需开发能够显著降低碳排放的低碳甚至近零碳钢铁生产技术[4]。

• 低碳排炼钢技术发展路径分析

  王岩, 李晶, 史成斌, 刘燊

  欧盟理事会的碳边境调节机制（Carbon Border Adjustment Mechanism，CBAM，也称“碳关税”）设定2023—2025年为实施过渡期，并将于2026年正式实施[1]。届时，欧盟进口商需购买与在欧盟碳价规则下生产商品应付碳价等值的碳证书。钢铁行业受“碳关税”的影响最大，将增加中国向欧盟出口钢铁的碳成本，降低产品竞争力。另外，欧盟的碳贸易将加入强制的第三方审核的碳足迹报告。“碳足迹”是指某一产品在其生命周期过程中所导致的直接和间接的CO2及其他温室气体（以CO2排放当量表示）排放总量。碳边界调节机制、产品碳足迹要求，迫使钢铁行业进行碳核算与行业碳排放控制，国内外先后开展了产品碳足迹评价和标准制定[2]。

• 炼钢用合金减量化技术进展

  刘昕, 包燕平

  《国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》指出，到2025年，中国绿色低碳循环发展的经济体系初步形成，重点行业能源利用效率大幅提升。非化石能源消费比重达到20%左右，为实现碳达峰碳中和奠定坚实基础。2022年中国铁合金产量3410.1万t，2023年产能接近6000万t，炼钢铁合金消耗超过3000万t。国内铁合金产量需求已基本饱和，加之国家政策推进落后产能逐步淘汰，同时抑制了铁合金产能的盲目新增。铁合金生产过程排放大量烟尘、废渣和废水等污染物，在当前国家“双碳”战略目标下，减少炼钢铁合金消耗，实现能源资源高效利用，是钢铁企业节能降耗的必经之路[1−3]。炼钢过程中合金化成本占总成本的5%~10%，铁合金种类繁多且价格参差，炼钢过程中合金选择不当会造成大量资源浪费，同时影响钢产品的质量，因此铁合金加料需要科学且实用的模式与手段[4−7]。

• 中国钢铁行业副产煤气利用现状和发展趋势

  高天, 隋鹏, 邓行健, 王静松, 王广, 佘雪峰, 左海滨, 薛庆国

  现代工业发展与人口增长背景下，全球资源短缺、环境质量下降问题日益凸显，资源环保高效利用成为可持续发展核心议题。中国作为全球第一钢铁生产与消费大国，2023年粗钢产量10.19亿t、生铁产量8.71亿t，占世界总产量50%以上，在行业中具有重要影响力[1]。钢铁产能扩张伴随大量污染颗粒与温室气体排放，作为《巴黎协议》成员国，中国提出2030 年碳达峰、2060年碳中和的“双碳”目标[2−3]，是践行可持续发展的重要举措。

• 模式匹配量子密钥分发在无线公网电力业务中的应用

  卞宇翔, 李圆智, 吕超, 李端超, 陈伟, 冯宝, 石开毅, 李悦, 刘畅, 马海强

  电力系统中的无线公网依托蜂窝通信技术（如4G/5G）实现远程监控与控制，支持电力数据的实时传输，具有覆盖广、移动性强等优点，但也面临信息窃听等安全威胁。随着量子计算的发展，传统加密技术的风险日益凸显。量子密钥分发（quantum key distribution，QKD）[1−2]基于量子不可克隆和量子纠缠原理，可提供无条件安全的密钥分发，有效应对未来量子攻击。自BB84协议提出以来，QKD已发展出包括E91、BBM92、B92等多种协议[3−6]，持续提升安全通信的可行性和多样性。将QKD与无线公网业务相结合，能够为电力系统这类关键基础设施构建强安全屏障，保障敏感数据的传输机密性与完整性，具有显著的必要性和紧迫性。

• 激光选区熔融高温合金粉末的循环利用

  谭黎明, 吕金, 张毅, 王子, 马鑫, 张海龙, 罗一苇, 王俊程, 苏捷, 文锦溶, 黄岚, 刘锋

  激光选区熔融（selective laser melting，SLM）作为金属增材制造（additive manufacturing, AM）技术的典型代表，凭借其逐层叠加、近净成形的特点，在航空航天、生物医疗及能源领域实现了复杂结构部件的定制化生产，推动了制造业的革新[1−3]。该技术通过高能激光束选择性熔化金属粉末床，逐层构建三维实体，突破了传统AM对几何复杂性的限制，尤其适用于高性能高温合金部件的制备[4−7]。例如，在航空发动机热端部件和燃气轮机叶片等耐高温场景中，镍基高温合金因优异的高温强度、抗氧化性及蠕变性能被广泛采用，而对于此类构型复杂的零件，SLM技术由于其高设计自由度和高精度的特点展现出显著优势[8−9]。然而，SLM过程中未熔化的粉末经历多次热循环、氧化及机械应力作用，导致其物理化学特性显著退化，包括粒径分布宽化、氧含量累积、卫星粉增多及流动性下降等现象，直接制约了粉末的循环利用率和工艺经济性[10]。AM过程中，粉末的循环使用可以通过筛分、混合、干燥等步骤实现，以提高材料利用率并降低生产成本，而回收再制粉则涉及对使用后的粉末进行回收、分类、预处理和净化等工艺，以确保其性能符合AM的要求。这2个阶段相辅相成，共同构成了高温合金粉末循环利用的技术体系。

• 电子结构视角下的定向外部电场对Diels–Alder反应调控机理

  廖俊超, 黄伟杰, 徐小飞, 唐伟强, 赵双良

  提高反应速率与产物选择性不仅有助于提升资源利用效率，更是减少副反应、降低能源消耗和环境负担的关键环节。在这一过程中，调控反应所处微环境成为提升反应效率的重要手段[1−4]。当前，最常见的微环境调控策略是借助不同溶剂的极性[5]或配位能力[6]，以改变反应路径、稳定中间体及影响过渡态能量，从而优化反应动力学与热力学特征。然而，溶剂调控手段也存在明显局限。一方面，溶剂极性往往是固定的，缺乏动态可调性，难以对反应路径进行实时操控；另一方面，有机溶剂通常具有一定的毒性、易挥发性或不易回收性，这与绿色化学强调的环境友好性相悖。因此，探索新的、可控性更高且环境负担更小的微环境调控策略成为当前研究热点。

• 铁失衡对肝脏免疫功能的影响

  王晓玉, 王蔚, 宋成雨, 田佳雨

  铁是人体必需的微量营养素之一，参与氧气运输、线粒体呼吸和细胞信号传导等生理过程[1]，是血液系统、循环系统和免疫系统发挥正常功能的基础。铁稳态失衡包括铁缺乏和铁过量，都会对机体带来健康风险，其中常常伴有免疫功能异常[2]。

• 机制砂混凝土疲劳性能研究进展

  孟庆领, 欧阳根平, 敬骁锋, 王海良, 郭晓宇

  机制砂是将机械破碎、筛分出粒径小于4.75 mm的不包括软质岩、风化岩的岩石颗粒。具有来源丰富、性能优良以及制备工艺成熟等的优点，其作为细骨料替代河砂在工程建设领域的应用日渐常态化。在车辆、地震和风等循环荷载长期作用下，机制砂混凝土在服役周期内产生的疲劳开裂问题日益突出，而西部地区复杂多变的环境（高温、严寒、极干燥以及高湿度等）更加剧了这种损伤劣化，并对机制砂混凝土抗疲劳性能提出了更高的要求及挑战。现有普通混凝土疲劳研究体系已较为完备，与之相比，当前机制砂混凝土疲劳研究较少，且主要关注点在现象学分析下不同因素对机制砂混凝土性能的影响上，虽取得了一定的成果，但尚未有系统性分析与总结。本文基于机制砂混凝土力学性能影响因素，系统梳理了相关研究成果，总结其影响机制与规律，并在此基础上补充进行了不同机制砂替代率下的混凝土弯曲疲劳试验，为后续机制砂混凝土疲劳性能研究提供了思路与参考。

• 中国空间科学与应用优先发展方向遴选

  念稷东, 杨国梁, 张伟

  2024年12月30日，中国首次公开发布《中国空间站科学研究与应用进展报告》，系统梳理了自2022年空间站全面建成以来空间科学与应用领域取得的突破性进展。中国空间科学与应用正处于高速发展时期，在资源有限的情况下，各领域需要基于国家战略需求和自身发展条件，遴选出发展收益最大的方向，集中力量攻克，避免资源浪费[1]。因此，本文旨在讨论中国空间科学与应用优先发展方向遴选，根据中国空间科学与应用领域的特点，结合优先发展方向领域相关理论研究，提出多条遴选准则及遴选机制，为今后的实际工作提供理论支撑。

• 一位诺贝尔奖巨星的陨落——记我与剑桥大学John Gurdon教授的2次交往

  谢晓亮

  从2025年10月6日起，2025年诺贝尔奖评选结果陆续公布，网上讨论得沸沸扬扬。喧嚣声中，我不幸听闻剑桥大学John Gurdon教授于10月7日仙逝，享年92岁。Gurdon教授凭借多能干细胞诱导重编程的工作于2012年获得诺贝尔生理学或医学奖。这个小时候门门垫底的差生日后成为了全球发育生物学和干细胞生物学领域的权威，没有对科学的热爱和持续钻研的韧性是不可能的。我跟Gurdon教授的机缘并不多，最初只知道他是我的哈佛同事Douglas Melton的博士导师。