为满足铸造、焊接新工艺和新技术越来越高的要求，并提升我国重大装备制造业高性能金属材料焊接加工的技术水平，面向铸造、焊接的固液相变，完善了复杂界面、多物理场耦合驱动相变传热的机理与模型，将成果应用于实际，指导了冶金上可生产复合薄带的反向凝固新工艺的设计，并通过跨尺度算法，更精准地实现了优化与控制。优化了等离子弧焊接的工艺与系统，实现了中厚板的优质、高效、低成本焊接，并扩展了工艺参数窗口和可焊接钢板的厚度。

      通过对具有特殊性能的纳米材料热特性及相关机理的研究，预测了微纳米尺度热质传递的缺陷干扰效应、负载强化效应和异相/异质界面效应，并提出了从微观到宏观的跨尺度关联方法。指导了介孔异质复合材料的热设计与制备，并最终获得了可用于航空航天的纳米复合超级绝热材料，其有效热导率比静止空气的热导率还要来得小。系列研究成果对纳米物质结构与特性、新材料热设计与制备、纳/微米科学等都有积极的推进作用。

      解决煤焦化行业的资源综合利用和清洁生产的关键问题为导向，揭示了干熄炉气固运动与换热过程机理, 开发了大型焦炉清洁燃烧工艺，建立了干熄炉、焦炉生产数值仿真系统。

      纳米空间尺度下热输运过程具有强烈的尺度特征，是目前热物理界乃至物理界迫切需要解决的最前沿难题之一。建立了最前沿的先进材料热输运测量技术，主要包括：3-omega技术、Raman技术、AFM技术，表征材料范围包括隔热、热障涂层、薄膜材料、复合材料、纳米材料等。

      碳纳米管具有优异于自然界最优良导热体金刚石的电、热输运特性，被认为是未来微电子、航天及电动汽车工业等领域取代金属的电连接及热管理器件的理想材料。系列研究了碳纳米管阵列的可控制备方法及基于该结构的微纳电连接、热管理器件的开发。建立了完备的一、二、三维碳纳米结构热、电输运特性的实验表征方法和系统。

      相变微胶囊是一种含有相变材料的微小容器，其胶囊化技术在航空航天、建筑、汽车、环境保护、纺织服装、医疗卫生、电子器件冷却和军事伪装等领域有广泛的应用前景，是目前研究的热点。开发了针对相变微胶囊传、蓄热过程的实验表征方法、系统及热存储及释放过程数值模拟方法。