问题：新材料需求加速增长，性能与绿色目标双重约束凸显 当前，交通运输、建筑节能、航空航天等领域对轻量化、高强韧、耐冲击、可调控等材料性能提出更高要求。同时，节能降碳与资源约束倒逼材料体系向可持续方向升级。传统材料研发多依赖单一性能提升路径，常面临“强度上去、韧性下来”“功能增加、成本攀升”“性能提升、环境代价加大”等矛盾。如何复杂工况下实现多功能协同，并兼顾可制造性与绿色属性，成为材料领域的重要课题。 原因：自然界结构与机制提供“多目标优化”的启示 在当天的学术报告中，李坚围绕“遵循自然界节律机制，创生新型复合材料”此主题提出，应把自然界长期演化形成的结构、机制与响应规律转化为工程设计语言，为材料创新提供可复制、可验证的路径。他指出，自然界并非追求单项指标的极致，而是通过分级结构、界面耦合与动态调节实现“强韧兼备、轻量耐久、适应环境”的综合最优，这对解决工程材料的多目标约束具有借鉴意义。 影响：从仿生结构到智能响应，材料应用边界有望拓展 一是仿生结构带来吸能与轻量化的协同潜力。报告以叶片的分级脉络结构为例，强调主脉与次脉形成的层级网络可在外部冲击下实现能量分散与缓释。将这一结构原理迁移到复合板设计，可提升抗冲击吸能能力，为汽车等装备在保持安全性的同时实现部件减薄、整车减重提供可能，并继续服务于能耗降低与续航提升。 二是智能膜等功能材料将推动建筑与交通领域的精细化调控。针对环境变化带来的能量损失与舒适性需求，报告聚焦具备光、热、力等多因子响应能力的薄膜材料，指出其可像“开关”一样对透光率、隔热性进行动态调节。该类材料一旦实现规模化应用，有望在建筑屋面、轨道交通车窗以及航空等场景中提升能效管理水平，强化对光热环境的主动控制能力。 三是“感知—响应”机制使材料从被动承载转向主动服务。李坚强调，智能材料的核心不在于概念，而在于可验证的感知与响应链条。通过在聚合物体系中引入微胶囊等结构单元，材料可在受力、温度变化等刺激下实现释放、形变等响应，进而具备自适应调控能力。这类路径为医用释放、结构健康管理、耐久性提升等方向提供了工程化想象空间。 四是把“节律”写入分子层级，有望提升材料对复杂环境的可逆适应。报告还介绍了通过可逆相互作用构建动态网络的思路，即在分子层面引入可逆共价键、氢键、离子对等作用，使材料在环境波动下实现可恢复、可调节的结构重构，从而提升对多类信号的辨识与记录能力。该方向若在稳定性、寿命与成本上取得突破，将为高端制造提供更高可靠性的材料底座。 对策：打通“最后一公里”，以结构可制造性与学科协同提升转化效率 学术报告后，李坚在有关负责人陪同下走进木材干燥、材料成型、木材物理学等实验室，围绕样品纹理、结构成型与性能关联开展交流。他强调，材料研发不能停留在概念与指标表述上，要以可制造结构为牵引，建立从机理、配方、工艺到性能评价的闭环体系；要把结构设计与加工过程耦合起来，在成型与尺度放大环节提前考虑界面稳定、缺陷控制与一致性问题。 业内人士认为，仿生与智能材料的产业化往往受制于跨学科壁垒与工程放大难点。对此，应加强材料科学、力学、化学、制造工艺与应用场景的协同攻关，完善测试评价标准与可靠性验证体系，推动从实验室样品到工程应用的系统集成。同时，围绕低碳与资源循环，增强材料体系的可持续设计水平，减少高能耗、高污染环节对成果落地的制约。 前景：面向绿色制造与高端装备，材料创新将从“单点突破”走向“系统迭代” 随着节能降碳、智能化升级与极端工况需求叠加，新型复合材料正从单一性能提升转向“结构—功能—制造—应用”一体化创新。以自然界规律为参照，将促使材料设计更注重层级结构、动态响应与自适应能力，并在建筑节能、交通轻量化、航空安全与健康管理等领域打开更广阔应用空间。未来，谁能在可规模制造、长期可靠与成本可控之间找到平衡，谁就更可能在新材料竞争中占据先机。
自然界是最伟大的设计师。李坚院士的学术主张启示我们，创新的真正源头不在于推翻自然，而在于理解自然、尊重自然、学习自然。在生态文明建设的时代背景下，这种向自然取经的研究范式具有现实意义。它不仅能推动材料科学的技术进步，更能引导工程创新走向与自然和谐共生的道路。当科学家把自然的节律写进材料的分子结构，当工程师把生态的理念融入产品设计，人类与自然的关系将迎来新的可能性。