编者按7月8日，2025年度国科学技术揭晓。项项重磅项，见证了我国科技事业的跨越式发展，也承载着数科研工作者“甘坐冷板凳”的坚守与探索。本报出特别报道娄底泡沫板胶，解读代表获项目，挖掘项背后科研团队的创新故事。

新华社记者李响摄

撬动催化原子“力”

科技日报记者张蕴

催化剂是化学工业的发动机，每年有价值千亿元的贵金属作为催化剂被用于工业反应，但在实际的催化反应中，大部分的“化学明珠”——贵金属催化剂却难以被人类应用，令人惋惜。

如何用好每颗“明珠”？答案就藏在原子的力量里。科学院院士、科学院大连化学物理研究所研究员张涛带团队提出“单原子催化”新概念，开辟了研究新域。

7月8日，在国科学技术励大会上，“单原子催化”摘得2025年度国自然科学等。这从原子尺度重新定义催化的原始创新，让世界看到科学在前沿基础研究的先身位。

催化的本质，是群被称为“活位”的特定原子组，把反应物快速转化为产物。近百年来，催化科学始终在追问同个问题：能不能让每个金属原子都成为“活位”，让每个原子都“上岗”？这样来，金属的利用率就能到理论限，催化率将实现跃升。同时，旦在原子别看清活位的结构和行为，催化就不再是“黑箱艺术”，有可能成为可以理设计的科学过程。这正是张涛团队瞄准的目标。

20世纪80年代，当催化界还在纳米尺度优化催化剂颗粒时，张涛已着手探索分散金属催化。二十余年的潜心攻关，终于在2009年迎来爆发点——张涛团队成功制备出上例可以实际应用的负载型单原子催化剂Pt₁/FeO᙮。2011年，团队与清华大学教授李隽、亚利桑那州立大学教授刘景月等作，在上率先提出“单原子催化”概念。

团队进而拓展出硝基芳烃选择加氢、C-H键选择氧化、烯烃氢甲酰化等系列新反应，发现了单原子配位环境这具特征的描述符，发展出能预测稳定的热力学模型和电化学势窗口模型，还揭示了动态单原子催化等新机制。从概念、机理到稳定理论，科学构筑起个完整的新学科框架。

如今，在“单原子催化”概念引下，国内外数千个研究组跟进，相关成果已在氯乙烯生产、精细化工、制药等域实现工业应用。张涛说：“我们不仅设计完成了世界例实用型负载金属单原子催化剂，而且归纳总结提出了‘单原子催化’概念，这个科学概念对整个催化乃至化学、材料等域都产生了巨大影响。”

“基础研究是科学技术发展的原创动力。有了‘从0到1’，才能够进步动‘从1到10’‘从10到100’。”张涛这样向记者阐释基础研究的意义。而他从秦岭处的山间小路走向世界催化之巅的轨迹，恰是这段话生动的诠释。

1963年，张涛出生在陕南。20世纪70年代娄底泡沫板胶，国恢复考和研究生招生的春风吹进了秦巴大山。本讲述诺贝尔获得者的书，点燃了他对化学的热。于是，他瞄准了科学院大连化学物理研究所，决定要在这里读研究生。

但走出大山从来都不是件容易的事。秦巴山区的冬夜寒气逼人，张涛裹着大棉袄、穿着毛靴，在孤灯下啃着收集来的每本书。回忆起那段挑灯夜战的日子，张涛笑声里依然带着当年那股不服输的劲头。随后，他如愿考取了科学院大连化学物理研究所研究生。正是这种执着，沉淀为日后二十余年坐“冷板凳”的定力。

当“单原子催化”概念从实验室走向世界，当“单原子催化”先后入选美国化学会十大研究、科学院改革开放40年标志科技成果以及纯粹与应用化学联会（IUPAC）“2025年度化学域十大新兴技术”，催化科学终于完成了次漂亮的位势转换——从长期跟跑、并跑，进入跑的新阶段。“单原子催化”这个由科学提出并系统发展的原创概念，也成为催化科学百余年历史中刻有印记的基础理论突破。

看穿水的“量子心”

科技日报记者陆成宽

水是地球上常见的物质，却藏着物理学界顽固的难题。它的结构之谜、氢键本质之谜，困扰了代又代科学。为了揭开这些谜底，北京大学教授恩哥、江颖带团队，潜心研究水的全量子应长达25年。

7月8日，在国科学技术励大会上，他们凭借“水的氢键强度及动力学过程全量子应研究”获得2025年度国自然科学等。

故事要从微观世界的奇妙规则说起。电子、原子核这些小伙，既是粒子也是波，这是量子力学的基本常识，也是习惯于用宏观视角看问题的人们难理解的地。1927年，物理学玻恩和奥本海默为了简化计，做了个“聪明”的假设：原子核太重，运动太慢，干脆把它“冻”住，只考虑电子的量子行为。这就是玻恩-奥本海默近似。

这个“近似”好用了，近100年来直是凝聚态物理的理论基石。对此，恩哥有个生动的比喻：“这就像拿着枚块钱的硬币远远地看，能根据大小猜出面值，却看不清正反面的文字。”

而恩哥等人研究的全量子应，就是给原子核“解冻”，把电子和原子核同时进行量子化处理，还要考虑两者之间的量子耦。“这就好比个硬币放到你手上，把两面都翻给你看，而且告诉你这两面是有关联的。”恩哥说。

水是研究全量子应的佳试验场。水中三分之二的原子是质量轻的氢原子，量子应为显著。重要的是，决定水几乎所有反常质的氢键，百年来直没被真正研究清楚。

2002年，恩哥和美国物理学费贝尔曼有场关于水在金属表面能否自发分解的科学争论。这场争论让他隐约感觉到，玻恩-奥本海默近似可能漏掉了什么。从那时起，他带着学生头扎进了水的量子世界。

突破来自理论与实验的双剑璧。理论面，恩哥团队利用费曼的路径积分，巧妙避开了希尔伯特空间复杂的维解析求解灾难，发展出套先的全量子应计软件。实验面，江颖另辟蹊径，原创了阶静电力扫描探针显微术，带团队造出了世界顶的自主仪器。正是借助这台“火眼金睛”的仪器，科学在人类历史上次“看清”了水分子内部飘忽不定的氢原子，并精确测量出单根氢键的强度。

有了看清氢原子的“眼睛”和准确解释氢键作用的“头脑”，系列颠覆发现接踵而至。他们发现，看似微弱的核量子应，对氢键强度的贡献竟达14，远室温下的热应娄底泡沫板胶，而且其作用规律非常简洁：弱化弱氢键、强化强氢键。正是这个规律，使得水中氢键有长有短。

他们的研究不仅解开了老谜题，发现了新的物理现象。团队次发现，质子在氢键网络中可以四个协同“齐步跳”，这破了200多年来被用于描述质子分步传输的格罗特斯机制。近，他们还将全量子应变成个调控物态的“旋钮”，在常压下使二维冰从缘态转变为金属态，向冰的金属化乃至迈出了重要步。此外，离子水物的“幻数应”也被他们揭示。

关于水的全量子应的研究，恩哥等人坚持就是20多年。这些年，他们没有去追热点，而是埋于水的量子世界，根氢键根氢键地测，个原子个原子地看。如今，他们建立了越玻恩-奥本海默近似的全量子凝聚态物理研究新范式，证明了原子量子态的重要，提出全量子物理研究的理论法，并自主研发了实验设备，取得了世界先成果。

从当初被认为是“做不出大文章”的冷板凳，到如今国自然科学的台，恩哥等人用25年时间证明：寻常的水里，藏着不寻常的科学。

铸就炼钨“形锅”

科技日报记者沈唯

在距离地面约400公里的空间站里，有台名为“容器材料实验柜”的特殊装置。铌金、锆金、钨金等系列需要在端条件下熔炼的温金属材料，都曾在这台“炼丹炉”里经受温考验。

然而，pvc管道管件胶开展空间实验成本且机会有限，因此先在地面预演失重与悬浮实验，再将材料样品送往空间站，成了经济可行的实验路径。为此，科学院院士、西北工业大学教授魏炳波带团队造了套模拟太空环境的科学实验系统。团队利用这套系统解决了能难熔金加工提纯的世界难题，攻克了温金属材料的过冷技术，为航空、能源、国等域的工业生产提供了应用价值。

7月8日，在国科学技术励大会上，魏炳波团队的研究成果“空间端条件下温金属材料常调制技术与科学实验系统”获得2025年度国技术发明等。

钨是自然界中熔点的金属，在达3422℃的温环境下，钨才能被炼成钨水。

用激光束熔化钨容易，难的是找不到能盛放它的坩埚。魏炳波比喻说：“如果把钨比作我们要炒熟的饭，那炒这碗饭的难点就在于找不到适的‘锅’——还没等饭炒熟，锅就先熔化了。”

于是科学们开始探索如何用形的“锅”做“饭”。在太空中，没有重力影响的材料样品可以悬浮在空中，因此在这样的端条件下，不用容器就能炼钨。

魏炳波介绍，团队研制的科学实验系统，可通过静电悬浮、电磁悬浮、声悬浮、气动悬浮四种式，让实验样品在地球也能浮在空中。其中，实现静电悬浮的难度大。魏炳波说，其原理并不复杂，“真正的挑战在于稳定控制，如果只把纵向的重力抵消掉，样品还是会横向飞走”。

为此，魏炳波和团队花了20年时间，才找到横向与纵向电场的优组娄底泡沫板胶，实现了既有悬浮力又有约束力的稳定控制。

“虽然静电悬浮的概念由外国科学率先提出，但现在我们已经在技术上实现了越和先——可处理的材料样品直径达15毫米，远国外普遍可做的6毫米。”魏炳波自豪地说。

形的“锅”虽然造好了，但真正能产生价值的，还是用它做出国需要的“饭”。

“我国钢铁产量连续30年稳居世界，但生产常规条件下难以制备的特种金属材料，仍是我们的短板。”魏炳波直言。

利用自主研制的科学实验系统，魏炳波团队正在开展温金属材料容器过冷与快速凝固研究。

魏炳波以水为例解释，过冷态的水结冰快，正常状态下的水在冰箱冷冻几个小时才能结冰，而过冷态的水只需不到秒就可结冰。“把水换成钨，这个原理同样适用。过冷态的钨水快速结晶时，晶体的生长速度可达每秒40多米。这意味着原来需要十几天才能制备个数十吨的大型钨金部件，未来用我们的技术可能秒钟就能完成。”魏炳波说。

从科学实验装备到材料调制技术，魏炳波已经在这条创新路上走了30年。谈及坚持的动力，他想起了自己在德国宇航院空间模拟研究所工作的日子。彼时他的收入是在国内的数倍，但每次讨论空间实验时，他作为外籍学者都被要求离场。

“发自内心的民族尊严让我下定决心回国，我们定要创造套人自己的科学实验系统，把核心技术掌握在自己手中。”魏炳波说。

随着空间站在轨稳定运行，空间材料的科研成果也日渐丰硕。“我们造了这口形的‘锅’，又做出了这碗‘饭’，不是为了关起门来自己享用，而是要让它在国民经济主战场上发挥作用。”魏炳波充满信心地说，目前团队已经积开展规划，力争在5到10年内实现成果转化，将这套科学实验系统变为具有工业生产价值的原创装备，生产多可应用的价值材料。

钻出白垩纪“金柱子”

科技日报记者代小佩

7月8日，国科学技术励大会在北京召开。“松辽盆地大陆科学钻探工程：创新与发现”荣获2025年度国科学技术进步等。

这是项什么研究，解决了什么科学问题？科技日报记者采访了项目主要完成人——科学院院士、地质大学（北京）教授成善团队。

近期，北半球遭遇历史温天气，气候变暖再度引起关注。

20多年前，成善就意识到，气候变暖是人类面临的严峻挑战。在46亿年的演化历史中，地球经历了冰室气候、温室气候两种状态。现在处于冰室气候，显著特征是纬度地区覆有冰盖。“但冰室气候不是地球常态，温室气候才是。”成善说。

地球上次经历温室气候是白垩纪——恐龙生活的时代。这个时代有“三”：温、二氧化碳浓度、海平面。科学界普遍认为，白垩纪气候能为人类应对可能到来的温室气候提供参考。

白垩纪距今约1.45亿年至6600万年，这么久远的地球气候，人类如何知晓？

答案藏在岩石中。科学根据岩石沉积物能反演地球古环境和古气候，而获取地球部岩石直接的手段就是钻探。为此，成善决定，在松辽盆地实施科学钻探工程，获取完整的白垩纪岩石。

“松辽盆地大陆科学钻探工程”项目分三个阶段实施：松科井，锁定白垩纪—古近纪生物大灭界线；松科二井，识别白垩纪大洋缺氧事件；松科三井，揭示白垩纪中期有机质分布规律。

2006年8月18日，随着项目开展，技术难题接踵而至。成善回忆，松科二井时，700多根钻杆连成7公里长的钻杆柱，重达200吨。这么个庞然大物，下井时也像面条样摇摇晃晃。

好在，成善团队不是孤军作战。吉林大学团队研制出“地壳号”万米钻机，并在松科二井完成“战”，创下亚洲国大陆科学钻井新纪录；地质调查局团队完成松科二井钻探工程，创下四项世界纪录；地质大学（武汉）团队研制出耐温（241℃）的水基泥浆体系，为松科二井成功完钻完井提供重要支撑……

在约26万平公里的松辽盆地上，科研工作者们埋头苦干，年又年。松科井钻探2485.89米，松科二井7018米，松科三井3600米，耗时16年，白垩纪地质“拼图”终于完成。2021年，项目组获得长达8186.96米的连续岩心，构建了全球个陆相白垩纪地层“金柱子”。

“这不是个人、支队伍的胜利，而是部协同创新的交响曲。”成善说，“没有国实力和我国科技总体水平跃升，就没有松辽盆地科学钻探的成功。”

白垩纪岩心找到了，新的接力开始了——标定岩心“年龄”，解读岩心奥秘。利用精度物理测量和年代标定的全流程法技术体系，地质大学（北京）团队把岩心的描述精度从米提升到了厘米，把连续时间标尺的精度从百万年提到了万年，为全球开展白垩纪古气候研究提供了精度时间标尺。

由于看得清和准，恐龙时代的气候状况逐渐被揭晓。得益于松辽盆地科学钻探工程，科学对全球陆相白垩纪成果的贡献度提升了15。地球科学界评价，松辽盆地科学钻探是全世界的“灯塔工程”。

在河北燕郊的地质调查局自然资源实物地质资料中心，8000多米的岩心被精心分类、悉心保存、认真标定，其承载的厚重历史，等待着被发现和讲述。

苏联的钻机曾钻探到地下约1.2万米，这是人类迄今钻探处。但这个数字不及地球平均半径的0.19。成善说，人类“入地”的探索，大幕才刚刚开启。

向地球部进军，成善期待看到多年轻的身影、的装备，以及了不起的协作创新。相关词条:不锈钢保温施工     塑料管材生产线     钢绞线厂家    玻璃棉板    泡沫板橡塑板专用胶

奥力斯    万能胶厂家    联系人：王经理    手机：18231788377（微信同号）    地址：河北省任丘市北辛庄乡南代河工业区

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