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李仲平院士长期致力于极端服役环境功能复合材料的应用基础研究。
他带领团队成功探明了功能复合材料的热力电行为规律，为复合材料的设计与应用提供了重要理论基础，提高了材料在高温、高压等极端环境下的稳定性和可靠性。
李仲平院士实现了航天用功能复合材料体系及制备技术创新。
他研制出多种具备轻质、高强特点，且在极端环境下能保持稳定物理和化学性能的新型材料，为我国航天器在极端环境下的作战能力和生存能力提供了坚实物质基础。
李仲平院士率领团队通过系统研究，探明了防热结构材料在高温、高压等极端环境下的行为规律，为防热结构材料的设计与应用提供了坚实理论依据。
李仲平院士在防热结构材料的制备技术方面取得多项重要突破，成功开发出高效的防隔热材料体系，并创新发展了烧蚀防热树脂液体成型方法与应用技术，成为烧蚀防热复合材料的主要工艺之一。
李仲平院士带领团队突破了碳纤维制备的关键技术，实现了多个级别（包括T300级、T700级和T800级）碳纤维的国产化，使我国成为继日本、美国之后第三个掌握宇航级碳纤维技术的国家。
李仲平院士主持创建了我国第一代临近空间材料体系，支撑了临近空间与高超声速飞行器的发展。
李仲平院士团队建立了若干个高水平的研发平台，形成了包括高校、科研院所、大型企业在内的研发格局，并带领团队建立了具备自主保障能力的宇航级碳纤维生产线，降低了国内用户的采购成本。
