3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用计算机辅助逐层打印的方式构造三维物体的技术，近年来受到国内外的普遍关注，发展迅猛。介绍了3D打印玻璃技术的发展现状，内容包括熔融沉积、选择性激光烧结、立体光刻、数字光处理、墨水直写等玻璃3D打印技术，总结玻璃3D打印技术在各方面的应用，分析玻璃3D打印技术目前存在的问题，最后对玻璃3D打印技术进行了总结和展望。

增材制造是近10年来全球范围内热议的话题。相比于高分子和金属材料，陶瓷的增材制造技术突破较晚，但近年来的发展也使其成为了业界一大热点。依据陶瓷增材制造发展现状与高分子和金属增材制造的发展历程，提出“增才制造”这一通过增材原理实现“成型—成性一体化”部件的理念。首先剖析增材制造“个性化”内涵的演变及这一演变的根本原因，而后分析了当前各类陶瓷增材制造技术的技术瓶颈以及这些瓶颈中蕴含的陶瓷材料“成型—成性一体化”潜力，最后指出实现陶瓷“增才制造”的可能路径与关注点。

为探究不同成型方式对聚乙烯（PE）高延性水泥基复合材料（ECC）单轴受拉及受压力学性能的影响，基于现浇和3D打印2种成型方式，测试了现浇ECC及打印ECC的轴心受拉及轴心抗压应力-应变关系曲线。结果表明：3D打印成型方式使得试件的极限拉伸强度略有降低，拉伸延性却有大幅提升。纤维体积掺量不变的条件下，6 mm和12 mm纤维的混杂不会明显改变ECC的单轴抗压强度。打印ECC的抗压强度表现出明显的各向异性，其抗压强度相当于现浇ECC的60%~70%，Z方向强度最高，X方向次之，Y方向强度最低。打印ECC弹性模量无明显变化规律，X和Y方向的Poisson比比现浇ECC高。建立了适用于现浇ECC和3D打印ECC的单轴受压应力-应变本构关系模型，并将模型与试验结果对比，验证该模型的准确性，为3D打印ECC构件和结构的计算分析提供了理论依据。

新能源技术与器件的发展和使用是人类可持续发展的有效途径之一。目前大多数新能源器件采用的材料均基于陶瓷和复合材料等。综述了采用喷墨打印工艺制备新能源器件时对墨水配制及其性能的要求，以及该工艺用于新能源储能器件（如超级电容器和锂离子电池）和新能源转换器件（如太阳能电池和燃料电池）制造的研究进展。从原料到打印工艺等方面进行讨论，阐明存在的问题和解决方法，并展望了喷墨打印新能源器件领域的未来发展方向。

陶瓷材料具有强度高、抗压强度大、耐磨性、耐酸碱性等优异性能，是现代技术发展不可或缺的材料，但传统的陶瓷加工方法难以满足个性化、轻量化、复杂化的需求。增材制造技术作为一种新型成型方法，具有广泛的应用前景。光固化三维打印技术是增材制造技术的一种，具有精度高、成型速度快等优点。本文讨论了几种常用的光固化打印方法以及其在陶瓷型芯、吸波材料、透波材料和其它方面的应用，并对今后陶瓷光固化三维打印技术的前景与应用进行了展望。

混凝土3D打印技术是当前土建领域的研究热点之一。由于混凝土材料破坏具有明显的脆性，因此对3D打印混凝土材料与结构的增强增韧技术需要得到重视。按照打印与增强的时间顺序总结和分析现有3D打印混凝土材料与结构增强与增韧方法，对比各种增强技术的优势与不足，并针对混凝土3D打印技术研究和推广应用需要解决的技术难题进行了总结与展望。

采用精密切片及划片技术，制备边长分别为100 μm和200 μm的硬化水泥净浆微观立方体试件。采用纳米压痕仪，利用不同几何形状的压头，对制备的试件进行无侧限轴压及单边劈裂测试，在微观尺度上研究硬化水泥净浆的抗压和劈裂强度。为了表征硬化水泥净浆微观尺度的变异性，每组工况测试100个样品，建立数据库，进行统计分析。结果表明：硬化水泥净浆的微观强度概率分布可以用二参数Weibull分布函数进行表征；高水胶比的硬化水泥净浆的平均强度较低且变异性高；试件尺寸对测试结果具有显著影响，强度和变异性均随试件尺寸增大而降低。与已有研究结果对比，发现硬化水泥净浆的微观强度和离散性介于单一水化产物和混凝土之间。

研究了柠檬酸复合聚羧酸减水剂（PCE）对高贝利特硫铝酸盐（HB-CSA）水泥浆体的净浆流动度、凝结时间和胶砂强度的影响，发现柠檬酸复配PCE显著延长了HB-CSA水泥的凝结时间，降低了水泥的初始流动度和早期强度，对水泥后期强度无不良影响。通过水泥水化微量热仪、X射线衍射分析仪和扫描电子显微镜对两者复配延缓HB-CSA水泥早期水化的机理进行分析，并利用有机碳吸附仪分析柠檬酸和PCE在HB-CSA水泥水化早期的吸附行为。结果表明：柠檬酸与PCE复合使用显著延缓了该种水泥的水化放热速率，抑制了水泥早期水化产物钙矾石（AFt）的生成，改变了HB-CSA水泥早期主要水化产物AFt的形貌，使其由棒状、管状变为细针状。两者在HB-CSA水泥中会产生竞争吸附，因此柠檬酸会降低PCE在HB-CSA水泥中分散效果，使水泥流动度有所降低。

采用Fourier变换红外光谱、综合热分析、²⁹Si魔角自旋核磁共振及透射电镜-能谱等方法，研究了5%MgSO₄（质量分数）溶液干湿循环作用下硅酸盐水泥及高抗硫酸盐水泥砂浆中水化硅酸钙凝胶（C-（A）-S-H）结构变化。结果表明：硫酸盐易侵蚀C-（A）-S-H凝胶中[AlO₄]桥氧四面体，[SiO₄]长链中Q¹（二聚体或硅链尾端）也易受MgSO₄侵蚀形成M/C-（A）-S-H凝胶；硫酸根与阳离子桥接，形成-Si-O-M²⁺-1/2SO₄^2-结构吸附于C-（A）-S-H凝胶表层。采用托贝莫来石/羟基硅钙石混合模型（T/J model）推演了硅酸盐水泥和高抗硫酸盐水泥中C-（A）-S-H凝胶在MgSO₄溶液中干湿循环后的结构差异，给出了侵蚀后C-（A）-S-H组成化学式。提升抗MgSO₄侵蚀能力在于控制膨胀产物（石膏及AFt）及C-（A）-S-H凝胶中[AlO₄]桥氧四面体含量。

以异丙烯膦酸（IPPA）和异戊烯醇聚氧乙烯-聚氧丙烯醚大单体（IPEPPG）为主要反应原料，在引发剂过硫酸铵（APS）和链转移剂次亚磷酸钠（SHP）作用下，进行自由基聚合反应，合成一种聚膦酸减水剂。对不同n（IPPA）∶n（IPEPPG）的摩尔比、APS用量、SHP用量和不同IPEPPG的质均分子量等进行正交优化，获得制备最佳性能的工艺条件和原材料配比。并对该减水剂进行凝胶色谱，红外光谱和核磁氢谱测试获得合成产物的分子量及分子量分布等结构参数信息，同时比较了该减水剂与普通减水剂在表面张力、流体力学半径、蒙脱土表面的吸附量、水泥水化放热速率、水泥净浆流变性能及新拌混凝土应用性能方面的差异。结果表明：该减水剂具有良好的降黏、抗泥和缓凝效果。

对用于模拟水泥水化动力学的比例因子模型进行了总结与扩展，通过等温量热实验数据着重分析了其在模拟养护温度、养护压力、添加剂和搅拌强度等多种因素对水泥水化进程的影响中的应用。结果表明：利用比例因子模型可以计算水泥在某标准条件下的等效龄期；在各种影响因素作用下水泥的累积放热量随等效龄期的演化曲线具有较好的一致性，且每一种影响因素与比例因子之间存在一定的函数关系；用该关系可以模拟各种影响因素对水泥水化动力学的影响。

研究了海水中典型的氯离子和镁离子对水泥熟料主要矿物硅酸三钙（C₃S）早期溶解行为的影响。通过自制的溶解平台和电感耦合等离子体发射光谱仪技术，获得了不同浓度的氯离子和镁离子溶液中C₃S的溶解速率，并利用恒温量热仪表征了氯离子和镁离子对C₃S溶解放热的影响，再结合扫描电子显微镜对C₃S块体在溶解过程中的表面形貌进行了分析。结果表明：在低离子强度下，氯离子和镁离子均会抑制C₃S的溶解，镁离子的抑制效果更明显；在高离子强度下，氯化钠和氯化镁转为促进C₃S溶解。由于大量的钠离子和镁离子的强溶剂化作用，削弱了C₃S晶体中钙离子的溶剂化程度，使钙离子溶剂化壳中的水分子稳定度下降，大量存在的背景离子又加速了晶体附近的水分子迁移，进而促进了钙离子的溶出。

制备了1H-呸啶（PED）和2-羟基-1H-呸啶（HPED），并研究了其在混凝土模拟孔隙液中对HRB400钢筋的阻锈作用。采用干湿循环试验、扫描电子显微镜、电化学阻抗谱以及量子化学方法研究其阻锈性能和在钢筋表面的吸附机理。结果表明：当呸啶衍生物浓度为0.12 mmol/L时，其在混凝土模拟孔隙液中对钢筋的阻锈效率均超过80%。此外，2-羟基-1H-呸啶结构中的2位含有羟基基团，所以HPED对钢筋的阻锈效果优于PED。而且，通过吸附等温线研究表明，呸啶衍生物能自发的吸附在金属表面，且吸附过程遵循Langmuir吸附。

为提高钢渣的早期活性，提出了采用冰乙酸-酒精溶液对钢渣粉进行干法化学改性，并利用X射线衍射、Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜和BET比表面仪等表征了改性前后钢渣粉的矿物组成、表面形貌与比表面积，研究了改性前后钢渣粉与钢渣粉复合水泥的水化活性、强度发展和安定性。结果表明：经冰乙酸改性后，钢渣粉中的部分碳酸钙、氢氧化钙和铁酸二钙等与冰乙酸反应生成了乙酸钙，该反应同时伴有孔生成，孔的产生和乙酸钙的生成导致钢渣粉的表面粗糙度与比表面积增加。改性钢渣粉在水化时，水分子更易被较大比表面积的钢渣粉吸附，且水分子更易沿着孔深入到钢渣粉颗粒内部，不仅提高了钢渣粉的溶解热，也增加了钢渣粉中活性矿物的水化反应热，最终提高了钢渣粉和钢渣粉复合水泥的72 h水化放热量，3、7 d和90 d抗压强度并改善了其安定性。

为了描述和重构水泥颗粒真实不规则的颗粒形态，更好地理解水泥基材料水化过程、微观结构演变和力学性能变化，基于离散方法和元胞自动机理论的中心生长模型开发了一种不规则颗粒重构方法，构建了水泥粒子形状库，并将不规则水泥颗粒引入CEMHYD3D模型中，建立了非规则水泥颗粒的水化模型，分析了颗粒形状对水化进程和孔隙特征参数的影响规律。结合数值模型与实验值或解析模型比对，发现非规则水泥颗粒提高了水化模型的可靠性和精确度；非球形基模型的总孔隙率和孔径范围均小于球形基模型，而非球形基微结构的各类孔隙比表面积均大于球形基模型。

利用霍普金森杆及高速-高分辨摄像技术，对比研究了纤维素纤维（CF）和改性纤维素纤维对动载荷下水泥石的力学性能、能量演变、裂纹扩展及界面破坏形式的影响。结果表明：在动载荷下水泥石的失效过程可分为4个时期，压密、微裂纹扩展、能量积累和能量释放。其中第3个时期，比能量的积累将直接影响试样的抗压强度，且当纤维掺入量相同时，掺入未改性纤维素纤维（UCF）的试样相较于改性纤维素纤维（MCF）的试样吸收能量更多，抗压强度更好；低温等离子体改性可以在纤维素纤维表面引入含氧基团，使MCF与水泥基体界面结合更为紧密，这使试样能量更偏向在漂珠等缺陷处进行聚集和释放，失效结果表现为改性纤维素纤维-油井水泥复合材料（MCF-OWC）在动载荷下抗压强度更低，失效后破碎程度更低。

探究集料化学特性对水化硅酸钙（C-S-H）成核和生长的影响及其作用机理对集料优选和性能改善意义重大。选用石灰石、石英石和菱镁石为研究对象，通过测量3种集料的粉末颗粒在模拟溶液中的zeta电位，研究了集料表面与模拟溶液中离子间的相互作用；采用扫描电子显微镜观察了C-S-H在这些集料表面的成核和生长。采用水化热的方法，研究了集料的化学特性对水泥早期水化的影响。结果表明：石灰石表面对Ca²⁺有极强的吸附作用（化学吸附），这使得C-S-H在石灰石表面成核密度高且生长具有方向性，从而极大地促进了水泥的水化；石英石表面通过静电力作用吸附Ca²⁺，该作用弱于化学吸附作用，从而使得C-S-H在石英石表面成核密度低，且呈无序和稀疏分布；菱镁石对Ca²⁺的吸附作用最弱而对SO₄^2-具有很强的吸附作用，这使得C-S-H在菱镁石表面成核密度最低，从而减缓了水泥的早期水化。

大体积混凝土具有体型厚实、原材料用量大、结构复杂和水化放热多等特点，在应用过程中易出现热裂缝，降低构件的使用性能、安全承载能力、耐久性和服役寿命。水化热调控材料能够降低混凝土内部温度梯度，减少温度应力，从而降低混凝土产生热裂缝的风险。总结了水化热调控材料的种类及其对水化放热的影响，归纳了水化热调控材料的作用机理，探讨了其使用效果和发展方向，为高能效、低成本水化热调控材料的研究开发提供设计依据。

混凝土的微生物腐蚀（MICC）是当今全球面临的一个问题。下水管道中的H₂S和一些硫化合物被硫氧化细菌首先氧化成生物硫酸，随后生物硫酸与混凝土中富钙相发生一系列反应生成石膏和膨胀性的钙矾石，而且还会造成水化硅酸钙分解，形成不溶且无胶结作用的胶体，进而导致混凝土的劣化。为了进一步加深对这个研究领域的理解，主要从混凝土的微生物腐蚀机理、影响因素、试验方法、评价指标、防护措施等方面详细介绍了国内外MICC的研究现状，以期希望得到更多学者的关注。

采用n（NH₄HF₂）∶n（KHF₂）∶n（C₆H₈O₇）∶n（（NH₄）₂SO₄）∶n（TiO₂）∶n（C₆H₁₄O₆）=20∶3∶15∶4∶5∶20的防眩刻蚀液，通过化学蚀刻法在室温下对高铝玻璃进行了防眩处理，并对表面形貌、光学性能等的表征，分析了蚀刻时间对结构和性能的影响。结果表明：最佳的蚀刻时间为30 min；蚀刻液能在样品表面蚀刻出微米级小坑，构成陷光结构，能使入射光向各方向发生散射，将镜面反射转化为漫反射，其中部分散射光还能再次被陷光结构捕捉，发生多次入射，既达到了防眩的目的，也保持了高铝玻璃的高透过率。

硅藻土是一种多孔矿物材料，具有储量丰富、价格低廉、吸附能力强等优点，是相变储能材料（Phase change material：PCM）的优良载体。当前，发展高性能硅藻土基PCM的关键是提高其相变潜热和导热系数，对比了硅藻土基PCM通过不同的改性技术提高相变材料负载量的方法、综述了硅藻土基PCM热物性，尤其是通过强化导热提高储放热效率的研究进展，最后指出了硅藻土基PCM在应用研究方面的研究现状，对未来研究方向进行了展望。

采用一步复合法制备了一维复合型镍锌汽油脱硫剂，通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和BET比表面积法等对样品进行了表征。结果表明：采用一步复合法可将镍掺入ZnO的晶格中，增加了活性组分镍与ZnO之间的作用力，提高了活性组分镍的热力学稳定性和化学稳定性，进而有效避免了其在反应过程中的流失和再生过程中因受热而发生的聚集。同时通过控制镍量，可以使复合型镍锌脱硫剂保持有利于脱硫的一维纳米形貌，使得脱硫剂中活性组分镍更易于被还原。当镍含量为8%时，复合型镍锌脱硫剂具有较好的脱硫性能和再生性能，脱硫率高达99.0%，脱硫剂经过7次再生后，寿命仍可保持在90 h。

以Cu（NO₃）₂·3H₂O为铜源，采用水热法制备了不同Cu掺杂量的Bi₂WO₆光催化材料，用扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、紫外可见漫反射、电化学阻抗等表征手段对材料进行表征与分析，并以金卤灯为光源，U（VI）为目标污染物，进行光催化还原U（VI）的性能研究。结果表明：与纯Bi₂WO₆相比，Cu/Bi₂WO₆材料具有较高的活性；当Cu掺杂量为10%时，Cu/Bi₂WO₆纳米材料的光催化活性最好，对U（VI）的去除率可达94%左右。Cu/Bi₂WO₆材料光催化活性增强归因于Cu的掺杂提高了光生电子-空穴的传输速率，降低了其复合率；Cu掺杂使Bi₂WO₆带隙变小，扩大对可见光的响应范围，从而提高了Cu/Bi₂WO₆光催化剂的活性。铜掺杂的Bi₂WO₆纳米材料在太阳能驱动处理含U（VI）废水中具有广阔的应用前景。