采用共沉淀方法并结合热处理技术制备了CoNiO₂/Ti₃C₂T_x复合材料。使用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、氮气吸脱附测试、循环伏安法、恒流充放电法和电化学阻抗测试对所制备样品进行表征。结果表明：CoNiO₂/Ti₃C₂T_x质量比为30∶1的复合材料具有最佳的电化学性能，在1 A/g的电流密度下具有389 F/g的比电容，约为Ti₃C₂T_x比电容的6倍；当电流密度为20 A/g时，其比电容为309 F/g；在电流密度为10 A/g时，经过1 500次充放电循环后，电容保持率为82%。

以KBH₄和NH₄Cl为原料，NaCl和KCl为熔盐介质，在1 100℃合成了高纯度的r-BN纳米片。研究了无盐和熔盐两种方法对合成r-BN物相组成和晶体形貌的影响，并测试了r-BN的电化学性能。结果表明：与不添加熔盐方法相比，采用熔盐方法能够在相同温度下制备出结晶性高和形貌好的片状r-BN；r-BN表现出较好的循环稳定性；在1 A/g的电流密度下r-BN的比电容值为16.35 F/g，且r-BN显示出较小的电荷转移电阻和内部电阻。

采用无焰燃烧法在500℃燃烧反应3 h并在700℃二次焙烧3、6、9 h和12 h合成了尖晶石型Li_1.02Ni_0.05Mn_1.93O₄（LNMO）正极材料，研究了焙烧时间对LNMO正极材料结构、形貌、电化学性能以及动力学性能的影响。制备的所有样品均具有LiMn₂O₄的尖晶石型结构，并且随着焙烧时间的延长，样品的颗粒尺寸逐渐增大，结晶性逐渐增强。焙烧时间为6 h样品（LNMO-6）展现出较为优异的电化学性能，在1 C，该样品的首次放电比容量为118.7 mA·h/g，经200次充放电循环后其容量保持率为87.0%，甚至在5 C和10 C高倍率下循环1 000次后仍具有76.3%和75.5%容量保持率。循环伏安和电化学阻抗测试结果表明：样品LNMO-6具有最大的Li⁺扩散系数（3.74×10^-15 cm²/s）以及最低的表观活化能（22.72 kJ/mol）。

采用基于密度泛函的第一性原理，从电子层次计算研究了锂离子电池正极材料Li_xCoO₂（0≤x≤1）的晶体结构、电子结构和力学性质。结果表明：Li_xCoO₂在脱锂过程中晶体结构会发生转变，当x=0.5时由六方结构晶型转变为单斜结构P2/m晶型，当完全脱锂（x=0）时又转变为六方结构晶型。随着Li原子的脱出，Li_xCoO₂导带被部分填充，价带被完全填充，金属性质和电子导电性增强，并出现自旋极化。Li_xCoO₂中Co—O键为含有部分离子性特征的共价键，随着Li原子的脱出，Co—O键的离子性特征减弱，共价性特征增强。随着Li原子的脱出，Li_xCoO₂的体积模量（B）、剪切模量（G）和弹性模量（E）均呈现逐渐减小的趋势，而Poisson比和各向异性指数逐渐增大。G/B值变化趋势表明，LiCoO₂呈脆性，脱锂过程中向韧性转变。

从相变材料的类型和特点分析了适用于锂电池热管理的材料，阐述了相变材料的选型和制备的研究现状。获取高导热系数、高潜热的复合材料将是相变材料制备研究的主要方向。从换热方式的角度出发，综述了被动式、主动式基于相变材料的热管理系统研究进展，并展望了今后的发展方向。

随着锂资源的日益紧缺，钠离子电池因具有钠资源丰富、能量转换效率高、循环寿命长、安全性能好等优势，又重新成为储能领域的研究热点。普鲁士蓝类化合物由于其独特的开放框架结构、丰富的储钠位点及较大的钠离子迁移通道，表现出优异的储钠性能。但该类材料在合成过程中容易产生结晶水及结构缺陷，导致材料电化学性能的显著下降。主要介绍了普鲁士蓝类化合物的结构特征及其电化学特性，综述了普鲁士蓝类化合物的制备及改性方法，并对其作为钠离子电池正极材料的未来发展进行了展望。

钾离子电池（KIB）因具有能量密度高、钾储量丰富以及成本低等优势，有望替代锂离子电池（LIB）成为新一代储能器件。在众多材料中，碳材料由于具有廉价易得、环保等优点被认为是极具潜力的KIB负极材料，然而其在充放电过程产生巨大的体积膨胀和结构变形令电池具有较低的可逆容量、较差的倍率性能及循环稳定性。为提高碳材料储钾能力，改善KIB性能，目前常采用掺杂杂原子、石墨层间距调控、碳结构和形貌设计等手段对碳材料进行改性。本工作综述了不同类型碳材料（石墨、石墨烯、硬碳、软碳和多孔碳）作为KIB负极的最新研究进展，对其面临的挑战及前景进行了讨论并展望了KIB的未来发展方向。

采用第一性原理方法研究了层状阴极材料LaSrCoO_4±δ及PrBaMn₂O_5+δ的电子结构、缺陷形成能及氧离子迁移能，针对La/Sr、Pr/Ba等A位原子分层有序排列和交替混合排列2种结构，系统地分析了其对电子结构、氧空位及间隙氧缺陷的影响。结果表明：对于LaSrCoO_4±δ，La/Sr分层有序排列更利于间隙氧离子的形成和迁移，对于PrBaMn₂O_5+δ，Pr/Ba交替混合排列更有利于氧空位的形成和迁移。结合电子密度实空间密度分布，进一步分析了不同体系氧缺陷的形成和氧离子的迁移差异的原因，为该材料的研究和优化提供了具体的微观图像。

基于热电薄膜的微型热电器件在微区制冷、温差发电等领域具有广阔应用前景。具有高功率因子、ZT值的热电薄膜对微型热电器件的性能至关重要。Sb₂Te₃基材料是室温下性能优异的p型热电材料。然而，目前Sb₂Te₃基薄膜的热电性能仍然不能满足实际应用的需求。简述了热电材料研究的相关背景，介绍了Sb₂Te₃的晶体结构，概述了Sb₂Te₃基薄膜的常用制备技术，从提高功率因子和降低热导率2方面综述了提高Sb₂Te₃基薄膜热电性能的方法。重点介绍了材料组织、微观结构与热电性能的关系，即缺陷、择优取向、纳米颗粒、超晶格、有机无机杂化等对Sb₂Te₃基薄膜热电性能的影响。此外，对Sb₂Te₃基热电薄膜的发展方向予以展望。

包含大量不同孔径且相互交错贯通孔的分级多孔碳具有低密度、高比表面积以及高介电性能的特点，在电磁波吸收方面具有极大的潜力。综述了分级多孔碳材料的来源、结构、组成及特点，总结了分级多孔碳作为吸波材料的研究进展，并对其未来的发展进行了展望。

以正硅酸四乙酯和FeCo为原料，采用改进的Stöber工艺制备了FeCo@纳米SiO₂。结果表明：制备粉体为均匀核壳结构；当SiO₂含量为35%（质量分数）时，样品的最低反射损耗（R_L）在厚度为2.6 mm时达到-36.1 dB，有效吸收带宽（R_L<-10 dB）为3.2 GHz；当SiO₂含量为65%时，样品具有最佳的抗氧化性，升温至800℃，质量增加仅2%。SiO₂的包覆不仅优化了FeCo的阻抗匹配，有利于电磁波吸收，而且在高温下SiO₂可以阻隔FeCo和氧气接触，增加其抗氧化性。

为制备出一种柔性、轻质、高效的电磁屏蔽材料，以密度为0.055 g/cm³的活性炭纤维毡（ACF）为原料，研究了氩气气氛高温处理对ACF微观结构和电磁屏蔽性能的影响；借助X射线衍射、Raman光谱及扫描电子显微镜观察和检测了材料的微观结构和物相组成，采用矩形波导法测试了试样在8.2~12.4 GHz频率范围内的电磁参数。结果表明：高温处理可以提高ACF中碳的有序化程度。经高温处理后的ACF与处理前相比，其电导率和电磁屏蔽效能均得到提高，其中1 400℃高温处理后的ACF，总的电磁屏蔽效能达到39 dB，比原始ACF（~16 dB）提高了23 dB，表明高温处理可明显改善ACF的电磁屏蔽性能。

先用磁控溅射法在石英玻璃基片上制备了金属V膜，然后经过真空退火处理被转变为VO₂薄膜。研究了退火温度对VO₂薄膜表面形貌、晶体结构、光学性能和电学性能的影响。结果表明：随着退火温度由300℃增加到450℃，VO₂薄膜的结晶度明显增加。退火温度在400℃和450℃制备的样品是高纯M相单斜结构，晶粒发育较好，晶界清晰。不同温度退火的样品的表面V元素包含由4+和5+态，5+态的出现是由于表面V元素受环境中氧化导致。虽然退火温度的改变对VO₂薄膜的可见光透过率无明显影响，但是可以改善对太阳光的调节效率。VO₂薄膜半导体-金属相变温度和半导体相的电阻随热处理温度增加而增加，在400℃和450℃退火样品电阻相变前后的变化幅度可达2个数量级，450℃退火制备样品的滞后宽度和半导体金属相变临界温度分别为14.6℃和61.0℃。

讨论了普鲁士蓝（PB）的电致变色机制，总结了近年来国内外学者为提高其电致变色性能进行的研究。概述了目前制备PB薄膜的主要方法及其工艺与性能的关系，陈述了PB与其他材料复合对电致变色器件性能改善的机理。说明了缩短离子扩散距离、增大与离子层接触面积及改善基底导电性是提高PB电致变色器件性能的重要方法。最后提出PB电致变色器件的未来的开发不应再仅局限于提高其光学和电学性能，更多的应该是与柔性材料复合集成多种功能以拓展电致变色器件的应用范围。

采用两步水热法合成ZnIn₂S₄/MIL-125复合纳米材料，评估ZnIn₂S₄对MIL-125物相结构、形貌结构、化学态、光谱响应和光催化性能的影响。结果表明：添加少量ZnIn₂S₄使MIL-125由盘状块体逐渐演变为薄饼状，比表面积逐渐减小；当ZnIn₂S₄添加量（摩尔分数）为0.8%时，ZnIn₂S₄/MIL-125复合光催化材料在50 min内对罗丹明B的降解效率达到97.7%，而纯相MIL-125的仅为70.3%。引入少量ZnIn₂S₄显著抑制了MIL-125电子/空穴对的复合速率，提高了载流子传输能力，最终导致光催化活性的显著提高，并据此提出了光催化机理。

研究了不同温度热活化凹凸棒石去除甲醛的作用及甲醛浓度、气体停留时间对去除效率的影响规律，并通过原位漫反射红外光谱研究了甲醛在凹凸棒石表面的作用机制。结果表明：250℃热活化凹凸棒石（Pal-250）具有最好的甲醛去除性能，空气中氧增强了Pal-250对甲醛的去除，表明热活化凹凸棒石对甲醛去除机制不仅为物理吸附，同时包含催化矿化过程。部分吸附态的甲醛可以通过羟基和活性氧在凹凸棒石表面发生矿化反应，生成亚甲基二氧、甲酸盐、碳酸盐等物种。

对托贝莫来石（TOB）进行加热与酸化复合改性，成功制备出比表面积为570 m²/g的酸化改性托贝莫来石（AHTOB），并用X射线衍射、N₂吸附-脱附对改性托贝莫来石进行了结构表征和表面积及孔径分析。通过静态吸附实验探讨了3种吸附剂对亚甲基蓝溶液（MB）的吸附性能，分析改性TOB对MB的吸附机制。考察了不同吸附剂及其加入量、溶液pH值、MB初始浓度、吸附时间及温度对吸附行为的影响，研究了AHTOB对MB溶液吸附的热力学和动力学行为。结果表明：对50 mL，浓度为10 mg/L的MB进行吸附，未改性TOB、热改性HTOB以及酸化改性AHTOB对MB的吸附率分别达到50、53.72%和97.35%。对于不同初始浓度的MB，TOB和HTOB的最大吸附量可达102.36 mg/g和113.80 mg/g，AHTOB的吸附量达到248.01 mg/g，经过加热与酸化复合改性的AHTOB对MB的吸附效率有了明显的提升，得到了吸附MB溶液的最佳外界条件：pH值为5~7，震荡时间为30 min，温度为20~25℃。

厚热障涂层（TTBCs）具有良好的隔热性能，能够有效提高航机涡轮/燃机透平前的燃气入口温度。等离子体喷涂工艺是制备TTBCs的典型方法。综述了等离子体喷涂TTBCs的国内外研究现状，指出了TTBCs所面临的挑战。着重从单片层、涂层结构及性能等方面展开探讨，同时对其发展趋势进行了展望。

耐高温高强韧性连续碳纤维增韧碳化硅复合材料（C/SiC）是空天飞行器用热结构件的首选材料之一。C/SiC热结构件的结构复杂，其连接技术是推动该材料应用的关键。采用化学气相渗透工艺制备2D C/SiC单钉铆接单元，研究其微结构和拉伸行为，分析相应的失效机制。结果表明：2D C/SiC单钉铆接单元的显微结构具有多孔、非均匀粘接和非均匀钉孔间隙特征。铆接剪切强度平均值为157.77 MPa，超过2D C/SiC面内剪切强度。搭接界面脱粘、钉孔相互挤压和铆钉内纤维剪断是2D C/SiC单钉铆接单元的主要失效机制。孔周损伤呈现3种典型形貌，分别为孔周形貌完好、基体压溃和钉孔界面脱粘。

对AZ31镁合金在3种电解液（NaAlO₂，Na₂SiO₃，Na₃PO₄）中进行微弧氧化处理，采用扫描电子显微镜和X射线能谱仪分析了不同电解液体系下微弧氧化膜的表面和截面形貌及其元素分布情况，采用X射线衍射分析了微弧氧化膜生长过程中物相组成的变化情况，利用电动位极化、电化学阻抗和析氢测试比较了不同电解液体系中制备的相同厚度（~15 μm）氧化膜的腐蚀防护性能，并根据不同电解液体系中微弧氧化膜生长过程特点，探讨了氧化膜腐蚀防护性能差异的原因。结果表明：在铝酸盐中生长主要以阴离子化合物沉积为主，氧化膜倾向于向外生长，而在硅酸盐和磷酸盐中，这2种膜层的生长很大一部分来自于基体的氧化，导致其向内生长都占据了主要地位，不同的生长方式导致膜层对基体的腐蚀防护性能不同（AZ31-S>AZ31-P>>AZ31-Al）。

采用离子液体和硅烷偶联剂对凹凸棒石纳米粉体进行表面功能化改性，进而制备了功能化改性凹凸棒石增强环氧树脂复合材料。利用TRM-1000销-盘摩擦磨损试验机，系统研究了干摩擦条件下不同功能化改性凹凸棒石增强环氧树脂材料与轴承钢共同作为摩擦对偶的摩擦学性能，结合摩擦表面的微观形貌表征和界面摩擦化学分析，阐释了其摩擦学机理。结果表明：表面功能化改性可显著抑制凹凸棒石的团聚、提高其在树脂基体中的分散以及与树脂基体的结合；填充质量分数为3%离子液体功能化改性凹凸棒石，环氧树脂复合材料的耐磨性显著提升，较纯环氧树脂提高了60%；在界面形成的铁氧化物和硅氧化物基转移膜，避免了摩擦副的直接接触并显著提高界面承载能力，是提高材料润滑性能和降低磨损的关键。

使用电化学阻抗谱、扫描电子显微镜、热分析仪、X射线衍射仪等测试手段研究污水环境下硫氧化细菌形成的生物被膜基本特征及其对砂浆微观性能的影响。结果表明：30 d砂浆表面已经附着成熟的生物被膜，从宏观研究发现生物被膜是透明且含有白色物质的黏稠物，从微观研究发现生物被膜是由棒状硫氧化细菌包裹着胞外聚合物（EPS）形成的一种膜结构；90 d生物被膜厚度、蛋白质含量光密度（OD）值、微生物数量OD值分别比30 d生物被膜厚度、蛋白质OD值、微生物数量OD值低1.59 mm、0.086、1.614，表明90 d砂浆表面生物被膜已经处于解体阶段。随着龄期的增加，砂浆试样电化学阻抗谱前半部分半圆半径逐渐变大且后半部分直线倾斜角度变大，砂浆内部逐渐产生板状的产物石膏，其内部孔隙逐渐被石膏填充。与30 d龄期相比，90 d试样石膏含量相对较多，而且90 d附着生物被膜试样内部石膏脱水含量比90 d未附着生物被膜试样内部石膏脱水含量多0.248%。硫氧化细菌形成的生物被膜对砂浆起到腐蚀加深的作用。

利用超声波速、质量损失、体积密度以及导热系数等指标，对荷载-温度耦合作用下超高性能混凝土（UHPC）的损伤行为进行评价。结果表明：随着荷载的增加，UHPC的超声波速显著下降，损伤逐渐加剧，而温度对UHPC损伤的作用并不明显，超声波速值在4.55 km/s左右浮动；体积密度随着荷载和温度的增加逐渐降低，但下降幅度很小，在应力比为0.5和温度为90℃时分别仅降低了0.73%和1.80%，质量损失率的试验结果表现出相似的规律性；荷载和温度对UHPC的导热系数具有较大影响，随着两者的增加，导热系数都有明显的下降；当应力比为0.5时UHPC的导热系数相较于无荷载作用下降了21.80%，90℃时UHPC的导热系数较30℃时下降了14.90%；在假定UHPC固相导热系数随着混凝土饱和度的增大而线性增大和忽略荷载及温度对UHPC孔隙率影响的基础上，建立了一种UHPC导热系数细观模型，模型计算的理论值与实测值较为吻合。