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• 卫星观测对于监测地球生态健康至关重要，但它们需要进行太空发射，而这引发了使用固体推进剂排放温室气体和有毒气体的悖论 [1、2]。太空活动还会产生空间垃圾，这些垃圾越来越被认为是低地球轨道活动的祸害 [3]。限制微碎片的产生和设计能够承受其动态相互作用的航天器结构 [4-6] 已成为航天工业面临的新挑战。航天飞机发射仍然主要使用碳基推进剂。预计在不久的将来会出现更环保的发射方法；液氢可能会创造新的前景 [7]。 • 能源生产仍然是我们技术世界的一个关键问题，而到 2050 年需要将温室气体排放量与 1990 年相比减少近 90% 也限制了能源生产。可再生能源是有助于实现成本、环境、安全和就业机会四重困境的可能方法之一 [8]。然而，能量收集很大程度上依赖于风能、太阳能或水能，而这些能源无法在每天甚至整个季节都提供恒定的效率，尤其是在当地需求强劲、能量储存不足的情况下。可再生能源可以通过无碳能源提供，例如氢能[9、10]和核能[11]，同时考虑生命周期评估[12]。•交通运输也在进行重组。这个行业也深陷成本、环境、可靠性和就业机会的四难困境。随着电动汽车的普及，汽车行业与可运输能源紧密相连。液氢作为无碳能源的最新发展也带来了挑战[13]，甚至在飞机推进领域也是如此[14]。•未来的工业将由新材料和创新生产工艺组成，这些材料和工艺必须应对能源和回收限制，同时保持成本效益。如果没有先进技术的参与，这是无法实现的。在新材料中，微结构材料、纳米结构材料、超材料和晶格材料引起了科学界的广泛兴趣。诸如依靠电磁源高脉冲功率 [15] 和脉冲激光源 [16] 的金属成型领域的创新工业工艺正在彻底改变制造业。近年来，增材制造方法 [17] 和加工技术（如电磁和爆炸焊接 [18, 19] 和搅拌焊接 [20]）也取得了进展，从而扩展了成型极限和多材料组装。无论如何，最终产品和新材料的可靠性需要根据机械行为来表征。
金属材料及其在航空航天和先进技术中的应用
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