关键材料与装备的制造技术是提高我国航空航天核心竞争力的基础，《"十三五"国家科技创新规划》将其列为面向国家重大战略计划重点研究方向。项目组从2004年起利用多尺度有序复合技术，突破了有序复合结构提升力学承载和热疏导能力的关键技术，构建了基于高强度、高导热碳复合材料的热管理/热控系统，提升航天飞行器在极端环境下的稳定工作能力。主要发明点如下：1. 发明了插层结构有序复合技术，在石墨层间限域内生长定向有序碳管阵列，在厚度方向上构建了高导热连续通道，实现了高效声子传输和界面热传导，碳管阵列/石墨复合材料厚度方向导热系数提高了2.16倍，被C.-P. Wong教授评价为构建高导热碳复合材料的重要方法。2. 发明了跨尺度结构有序复合技术，在碳纤维编织体内构建有序碳管阵列，利用定向阵列和界面"锚接"结构显著提高了复合材料的力学强度，剪切强度和压缩强度分别提高了30%和35%，被美国西北大学的Brinson教授评价为提高碳复合材料剪切强度的重要方法。3. 发明了分子级界面有序复合技术，利用分子级界面相互作用实现了高分子链诱导取向，形成了面内高度有序复合阵列，获得了具有定向传导功能的聚酰亚胺/碳管阵列复合透明膜，其面内导热系数和力学强度呈现明显的各向异性（平行方向/垂直方向= 10.1），被美国宾夕法尼亚大学的I. Winey教授评价为制备有序聚合物/碳复合材料的重要途径。授权国家发明专利9项，申请并已公开国家发明专利8项；发表SCI收录论文18篇。研究成果被鉴定委员会评价为"国际领先水平"。项目成果已经应用于国家临近空间重大工程的防隔热体系，并在航天材料及工艺研究所、北京空间飞行器总体设计部等7家单位中实现了应用推广，产生直接经济效益6065万元，对突破世界航天强国在高性能碳复合材料领域的技术壁垒具有重要意义。