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极端复杂环境下材料性能表征与测试是国防、核能、地球物理等领域关键科学问题与技术难题之一。以航空航天热防护为例，内流与外流热环境同时伴随着高温、氧化、烧蚀、冲刷以及化学反应等极端复杂条件，导致这一领域学科交叉性强、缺乏有效研究手段。为了解决航天飞行器关键部件高温失效机理与热防护的重大国防需求，发展了极端复杂环境下新型测量理论与方法，实现了高温复杂环境下激光剪切干涉测量氧化应力；并提出的高温热动弹性模型奠定了高温动态测试基础；基于高温数字图像识别与处理方法，发展了高温变形测量方法及氧化烧蚀过程动态监测方法，并自行开发了相应的软件。在此基础上，研制了系列高温复杂环境实验装置与设备，包括最高可达2500℃的热冲击与氧化烧蚀复杂环境模拟测试平台、高达1600℃大气环境试验机、高达1800℃高温氧化形貌与氧化应力测试系统、高温高速热震测试系统、高达1800℃氧分压氧化测试系统等。