浩瀚太空，极端温差导致航天器面临严峻的挑战。卫星天线等关键部件在高低温交变极端环境下，微小的热变形也会导致航天装备性能衰减甚至失效，直接影响在轨服役效能。随着我国深空探测等重大航天工程对装备精度与稳定性要求日益严苛，攻克结构热尺寸稳定性难题，已成为建设航天强国的关键一环。

北京理工大学郭晓岗教授团队聚焦航天器“高精高稳”运行的核心瓶颈，历经多年潜心攻关，成功研发出国际领先的“力热双稳”超结构技术。该技术有效解决了复杂空间环境下结构力学稳定性与热尺寸稳定性难以兼顾的难题，为我国空间装备实现长期可靠运行奠定了坚实科技基础。

破解热变形困局一体化技术优势明显

由于传统材料优化抑制热变形的效果已近极限，团队独辟蹊径，从花瓣层叠与树木年轮等自然结构中汲取灵感，创新设计出了一种新型的“三明治”夹层超结构。

该结构上下层采用热膨胀系数不同的材料板，中间层为精心设计的点阵阵列。这一构型成功实现了“刚柔并济”：在承载方向展现高刚度以抵抗外力，在易变形方向则相对柔韧，定向疏导热应力。其核心创新在于巧妙地实现了极端温差下的“近零翘曲”变形，为深空探测器、高分辨率遥感卫星应对大温变环境提供了全新解决方案，是我国在航天器热控结构设计领域取得的重要突破，具有重要工程及科学意义。

航天器结构不仅需要“扛得住”发射时的巨大冲击和在轨的复杂力学载荷，还要“耐得住”太空严酷的冷热循环。钛合金等传统高性能材料易受热变形，低膨胀材料则难承重载。团队锁定“力热双稳”关键，提出了高承载与零膨胀功能一体化超结构。首先在理论上取得突破，构建了精确的力-热性能预测模型，首次清晰揭示了结构参数对承载能力与热变形的耦合影响机制，并量化了二者间的竞争关系。基于此，创立了独特的高承载零膨胀超结构设计方法，并建立了庞大的设计数据库。

在此基础上，研究团队创新性地提出了基于“积木化组装”原理的一体化超结构，实现了高承载、零膨胀、可定制化与低成本设计的统一，并在后续研究工作中进一步引入智能材料，赋予结构“自适应”调控能力，提升其在不可预测环境下的稳定性，在极端力学载荷和-100℃至150℃剧烈温变中展现了近乎“零变形”的惊人稳定性。测试数据表明，其热尺寸稳定性能打破现有公开纪录，稳定性指标比国际先进水平提升两个数量级，为未来超高精度空间任务提供了核心保障。

成果转化推动发展

团队与一线行业部门紧密合作，成功将承载与近零膨胀融合技术应用于卫星展开臂关节结构研制，攻克了其热变形性能表征与长期在轨高稳定运行难题。利用而面向卫星研制单位的迫切需求，团队又提供了高精度热膨胀系数测量及高温三维变形检测等关键技术服务，为多型卫星结构的热尺寸稳定性设计与验证提供了直接科学依据。

“近零膨胀复合材料结构设计与应用”领域的系统性成果通过权威评价，获得高度认可。其高承载零膨胀一体化设计方法及高精度热变形测试表征技术被国际同行公认为领先水平，核心论文与专利作为代表性工作被广泛引用。团队将持续深耕力热双稳超结构技术，拓展其在新型航天器与深空探测装备的应用，为提升我国空间装备自主可控能力与核心竞争力贡献“北理智慧”与“北理力量”。（白丽涓）