开发高发射率红外辐射材料是高温窑炉节能的重要方向。本工作采用高温固相反应工艺制备Ni²⁺掺杂MgCr₂O₄材料，研究了Ni²⁺掺杂量摩尔分数对MgCr₂O₄材料红外辐射性能的影响，探讨了影响MgCr₂O₄材料红外发射率的机理。结果表明，Ni²⁺能掺杂进入MgCr₂O₄材料晶格，所制备的Mg_1-xNi_xCr₂O₄（0.1≤x≤0.5）材料产生了晶格畸变，少量Ni²⁺价态发生转变；同时，随着Ni²⁺掺杂量增加，氧空位浓度的增大，禁带宽度减小，所制备材料在近中红外波段的发射率均有提高。x=0.5的材料（Mg_0.5Ni_0.5Cr₂O₄）在近红外波段（0.8~2.5 μm）的平均发射率达到0.88，较未掺杂样品提升了167%。Ni²⁺掺杂强化了晶格振动吸收、自由载流子吸收和杂质能级吸收，提升了MgCr₂O₄材料在近中红外波段的红外发射率。

多孔骨料是对耐火材料进行轻量化设计的关键。以轻烧菱镁矿、氢氧化铝和铁红为原料，采用原位分解合成法，成功制备了多孔镁基镁铁铝复合尖晶石耐火骨料，在分析烧成温度（1000~1600 ℃）对显微结构与强度影响的基础上，研究了多孔骨料的合成机理。研究表明：当烧成温度为1000~1300 ℃时，试样内气孔来自微颗粒内和微颗粒之间，基本没有颈部连接；当烧成温度升高到1400~1600 ℃时，微颗粒内气孔合并长大、迁出，颈部显著长大，强度提高；镁铁铝复合尖晶石的形成过程分为2步，一是在氢氧化铝假象表面生成MgAl₂O₄后，再与Fe³⁺反应生成环状镁铁铝复合尖晶石，二是在MgO位置生成MgFe₂O₄，再与Al³⁺反应生成粒状和条状镁铁铝复合尖晶石；当烧成温度为1550 ℃时，试样具有优异的综合性能，其显气孔率为24.4%，中位孔径为25.89 μm，导热系数为2.79 W/（m·K）（1000 ℃），耐压强度为74.4 MPa，与市售烧结镁砂相比，导热系数降低了64.7%。

铝碳耐火材料是连铸滑动水口用关键材料，提高其强度和抗氧化性等服役性能，对于保障炼钢过程安全高效生产具有重要的意义。近年来，一种新型的MAB型层状化合物Cr₂AlB₂受到广泛关注，其具有高断裂韧性、高损伤容限和优异的抗氧化性。本工作在铝碳耐火材料中引入合成的Cr₂AlB₂，借助X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜等测试手段，研究了高温下Cr₂AlB₂在铝碳材料中的结构演变及其对材料性能影响。结果表明：Cr₂AlB₂在800~1200 ℃热处理后逐步分解生成Al₂O₃包覆CrB的核壳结构，并在核壳结构表面催化生成碳纳米管、碳纤维；在1200~1600 ℃热处理后，核壳结构内部进一步演变，生成了Cr₃C₂和BN。因此，Cr₂AlB₂在铝碳耐火材料中发生的上述结构演变，促进了材料的致密化程度，提高了材料常温抗折强度以及抗氧化性。当Cr₂AlB₂引入量为1%时，材料性能最佳，经1400、1600 ℃热处理后的铝碳材料常温抗折强度提升约9%，经1400 ℃空气中处理后氧化指数从44%降低至31%。

刚玉-Ti₂O₃共存物相是通过调整低钛铁的冶炼工艺得到的一种冶金副产品，其中Al₂O₃和Ti₂O₃两相独立存在，可以作为耐火材料原料使用。通过热重-差热结合热力学分析得知原料中的Ti₂O₃在700℃左右开始氧化反应，Al₂O₃和TiO₂在1263 ℃左右开始反应，将原料在不同温度空气气氛下保温3 h烧成，由XRD结合SEM结果可知在800 ℃左右Ti₂O₃完成氧化反应，在1300 ℃受钛酸铝分解反应的影响，只有部分TiO₂和Al₂O₃在刚玉交界处反应生成片状Al₂TiO₅。随着烧成温度升高至1400℃和1500℃，Al₂O₃和TiO₂生成Al₂TiO₅的反应逐渐完成，在片状的基础上生成了典型的柱状的钛酸铝。

硅砖使用石灰土加铁鳞的组合矿化剂是早期国内生产条件限制下的无奈选择，随着生产条件的提升，探寻新型矿化剂以实现硅砖性能的进一步突破是切实可行且十分必要的。本工作分别以氮化硅铁和碳酸钙替代传统石灰乳加铁鳞的复合矿化剂制备硅砖。制备的新型硅砖性能良好，添加2%（质量分数）氮化硅铁和碳酸钙的硅砖中鳞石英含量分别达到62%和65%。结果表明：以氮化硅铁作为矿化剂的硅砖内，海胆结构氮化硅铁中柱状Si₃N₄相互交织构成的Si₃N₄网络，通过自身的氧化反应对其中心位置的Fe和Fe₃Si起到了保护作用，于高温下实现了FeO-Fe₂O₃-SiO₂三元系中更高的FeO/Fe₂O₃摩尔比，并同时降低了液相的生成温度。借由氮化硅铁中Fe、Fe₃Si、Si₃N₄的还原性，FeO-Fe₂O₃-SiO₂三元液相形成后，其中的FeO/Fe₂O₃摩尔比呈现波动变化，进而通过改变饱和液相中鳞石英溶解度，促进液相中石英的溶解-析晶作用。以碳酸钙作为硅砖的矿化剂时，砖内液相的生成温度提升至1436 ℃，在此之前砖内发生的反应主要为碳酸钙的分解以及β-石英至α-石英至亚稳态α-方石英的转变。液相生成温度的提升并没有降低成品砖内的鳞石英含量，并且较添加铁质矿化剂硅砖其成品砖内玻璃相含量更少。

为改善镁砂抗水化性能、抗热震性能及抗熔渣渗透性能，在轻烧氧化镁粉中添加1%（质量分数）、2%及3%的TiO₂微粉制备镁质复合材料，研究了TiO₂含量对材料烧结行为、显微结构及各性能的影响。结果表明：随TiO₂添加量增加，游离CaO及部分MgO相继转化为CaTiO₃及Mg₂TiO₄相，且MgO晶粒尺寸增大，样品抗水化性能显著提高。CaTiO₃及Mg₂TiO₄晶间相的形成降低了样品的热膨胀系数，诱导裂纹发生偏转，因此，样品的抗热震性能也随TiO₂增加逐步提高。此外，添加1%的TiO₂样品，因MgO晶粒增大及高稳定性的CaTiO₃晶间相形成，抗渣性能明显提高。然而，进一步增加TiO₂，低稳定性的Mg₂TiO₄晶间相的生成显著降低了样品的抗渣渗透性能。

作为镁质耐火材料的重要原料，电熔镁砂在低密度高强钢精炼用CaO-Al₂O₃-SiO₂系熔渣中的溶解是影响炉衬使用寿命及钢质量的重要因素。本工作采用高温激光共聚焦显微观测系统研究了1600 ℃下镁砂在该熔渣中的溶解行为，探究了镁砂颗粒的形状、质量及熔渣CaO和SiO₂质量分数比（即C/S）对其溶解行为的影响。结果表明：镁砂主要形状对其溶解速率影响较小；溶解速率随质量增大呈近线性下降，随C/S的增加而先降低后增加；镁砂颗粒的溶解曲线受质量影响更大，其溶解模型n值分别对应1/2、2/3、3/5，这为深入理解镁质耐火材料的渣蚀行为和提质优化提供指导。

随着氢冶金技术及氢基竖炉的发展与推广，对其关键部位用耐火材料提出更高要求，明晰耐火材料服役环境特点并进行针对性的性能设计尤为关键。利用Ansys软件对氢基竖炉还原段内部及壁面服役过程中的温度、压强以及气相浓度分布进行数值模拟研究，并利用FactSage软件计算传统耐火材料典型组分在服役状态下的热力学稳定性。结果表明，高温高压服役区域集中在进气口附近，H₂O集中在炉顶及炉底区域。提高入炉气体温度对炉内温度场有一定影响，对压强场及气相组成基本无影响。传统耐火材料典型组分中Al₂O₃、ZrO₂、镁铝尖晶石、六铝酸钙及TiO₂的热力学稳定性较强，可作为炉壁耐火材料组分，AlN或TiC可作为添加剂提高相关性能，同时避免引入SiO₂、MgO、CaO、Cr₂O₃、Fe₂O₃、SiC、Si₃N₄、B₄C、BN杂质组分。本研究可为氢基竖炉用耐火材料服役环境仿真及材料组分选择提供理论基础和方法支持。

坩埚耐火材料对钛合金熔炼的质量非常重要，为开发高性能新型坩埚材料，以工业Y₂O₃和Al₂O₃-MgO-CaO系粉末（AMC）为原料，制备出Y₂O₃-Al₂O₃-MgO-CaO系复合耐火材料，研究了烧结温度（1500 ℃、1600 ℃）和AMC含量（0、25%、50%、75%和100%，质量分数）对所制备耐火材料的物相组成、烧结性能（线收缩率、体积收缩率、显气孔率、体积密度）、常温耐压强度、抗热震性能和显微结构的影响。结果表明：相对于Y₂O₃和AMC材料，复合材料的性能均有所提高；提高烧结温度，其性能更佳；且随着AMC含量的提高，复合材料的线收缩率、体积收缩率、体积密度和常温耐压强度随之增大，显气孔率降低；当AMC的质量含量为75%时，1500 ℃烧结3 h制得复合材料的综合性能最优，其显气孔率为4.37%，常温耐压强度为274.99 MPa，3次水冷热震后残余强度为161.60 MPa，残余强度保持率为58.78%。

鳞片石墨的水润湿性掣肘了其在耐火浇注料中的应用，用碳化物对石墨改性是解决该问题的较佳方法。针对碳化物改性石墨制备过程中成本高、规模化困难，合成机制不清楚等问题入手，本工作采用改进的熔盐屏蔽技术，在空气中制备了核壳型SiC@石墨粉体，研究了坯体封装工艺对熔盐隔离法合成核壳结构SiC@石墨粉的物相组成及显微形貌的影响。结果表明：以Si粉和鳞片石墨粉为原料，用熔盐封装和无盐封装隔离法合成的核壳结构SiC@C粉体具有较好的水润湿性、分散性和抗氧化性。SiC@C粉体是基于熔盐法的“模板机制”生成，主要由Si经熔盐液相层扩散至SiC层表面，即Si外扩散过程控制。

方镁石-铁铝尖晶石耐火材料在水泥回转窑烧成带取得良好使用效果，这与其高温下同水泥熟料之间的反应行为密不可分。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪与Factsage模拟等手段研究了镁砂和铁铝尖晶石颗粒以及方镁石-铁铝尖晶石砖高温下与水泥熟料的作用行为。结果表明：镁砂具有优异的抗水泥熟料侵蚀性能，铁铝尖晶石与水泥熟料高温反应生成大量高温液相，并逐渐被蚕蚀。对于方镁石-铁铝尖晶石砖，方镁石物相和铁铝尖晶石颗粒高温下抵抗水泥熟料侵蚀表现出协同作用。以方镁石为主晶相的基质与水泥物料反应生成高熔点物相，在晶界相内形成骨架结构，提高了晶界相的高温粘度，促进了水泥熟料与耐火材料的结合。同时，铁铝尖晶石与方镁石之间的离子交换促进了铁铝尖晶石颗粒与方镁石基质的结合，抑制了高温下与水泥物料反应时长石类低熔点相的产生，提高了铁铝尖晶石的高温稳定性，有利于该类耐火砖在烧成带使用时窑皮的稳定。

水合硅酸镁是炼钢连铸过程中间包用镁质浇注料的重要结合相，其含量多少决定着浇注料的强度大小。本工作以Na₂SiO₃·9H₂O和MgCl₂·6H₂O为原料，采用水热法合成水合硅酸镁（MgO-SiO₂-H₂O, M-S-H），研究了焙烧温度和焙烧次数对水合硅酸镁的“结构记忆”特性；随后将预合成M-S-H复合硅微粉制备镁质浇注料，研究其对镁质浇注料性能的影响。结果表明：当焙烧温度低于400 ℃时，水合硅酸镁具有“结构记忆”特性，焙烧次数增加有利于M-S-H凝胶中层间羟基的插入，促进其层状结构晶粒的长大和结构稳定性的提高；在镁质浇注料制备过程中引入一定量的预合成水合硅酸镁和少量的硅微粉，使浇注料具有很好的施工性能和足够的早期结合强度；同时减少了高温热处理后浇注料缺陷形成，提高了材料力学性能，为开发低硅微粉镁质浇注料提供支撑。

由于周期性水泥熟料回转以及进出料，水泥回转窑用耐火材料需要兼顾优异的耐火度、热震稳定性和耐侵蚀性。本研究通过将尖晶石细粉包裹于镁砂骨料表面，制备出含包覆结构骨料的方镁石-镁铝尖晶石耐火材料，并采用三点弯曲测试结合数字图像相关以及声发射技术表征其断裂行为，以及采用静态抗渣法表征其抗侵蚀性能。结果表明：通过改变尖晶石分布，形成包覆结构复合骨料，降低了氧化铝含量，尖晶石相达到更为均匀且广泛的分散。与氧化铝含量（质量分数）为10%的市售预合成尖晶石骨料耐火材料相比，采用尖晶石包覆骨料的方镁石-尖晶石耐火材料（Al₂O₃含量为5%）在保证材料抗热震性能的同时，提升了力学强度、热震稳定性能以及抗侵蚀能力。

铝矾土矿中通常含有一定量的铁和钛的氧化物，且常规的选矿工艺难以同时将铁和钛的氧化物除去。采用烧结法用铝矾土制备莫来石的过程中，铁和钛的氧化物会形成低熔点物相，导致莫来石的高温性能弱化。基于莫来石开放的空间结构以及随着温度和气氛的变化可以容纳不同的金属离子的特性，本文综述了铁氧化物和钛氧化物在莫来石中的固溶行为。1400~1700 ℃时TiO₂在莫来石中的固溶度为1.36%~4.10%（质量分数）。在1300 ℃时，10%~12%的Fe₂O₃在莫来石微结构中形成固溶体。Ti³⁺和Fe²⁺在莫来石中固溶度很低。并且铁和钛与莫来石形成固溶体对莫来石性能的提升有限。本文对含铁含钛的莫来石的高效化利用做出了展望。

熔渣的侵蚀是导致耐火材料损毁的主要原因之一，主要表现形式是耐火材料在渣中的熔解及熔渣向耐火材料中的渗透，这2个方面都与熔渣在高温下与耐火材料的润湿性有关，耐火材料的高温润湿性能可以通过熔渣在其表面的张力、黏附功和铺展系数等参数加以表征。改变耐火材料的组成及粗糙度等可以降低熔渣在耐火材料表面的润湿，进而提高耐火材料的服役寿命。本文从熔渣组成、耐火材料组成及表面微观效应等方面综述了耐火材料表面熔渣高温润湿性的影响因素，同时也展望了该领域未来研究发展方向。

鉴于高炉大型化的趋势，出铁口作为高炉工作环境最为恶劣的区域，服役于此的出铁口用耐火材料——炮泥受到了广泛的关注。本文对高炉出铁口用炮泥主要性能，包括其可塑性、抗侵蚀性以及烧结性能进行了介绍，并对近些年来炮泥研究的相关文献进行了总结，介绍了炮泥骨料、基质以及结合剂各部分的最新研究进展，在此基础上对炮泥未来的发展方向进行了展望。

烧结工艺直接影响陶瓷的显微结构及性能。利用超快速高温工艺制备钛酸钡压电陶瓷，并与常规烧结工艺制备的钛酸钡陶瓷进行对比。研究了超快速高温烧结电流对钛酸钡陶瓷组成、结构以及性能的影响。结果表明：超快速高温烧结可以抑制晶粒的生长，采用超快速高温烧结工艺在电流为180 A保温5 min后，钛酸钡陶瓷的室温相对介电常数为3450、介电损耗为1.89%、压电常数为283 pC·N^-1，这些性能均与常规烧结钛酸钡性能相当，超快速高温整个烧结时间较常规工艺缩短了196倍，是一种新型高效功能陶瓷烧结方法。

ZrB₂基复相陶瓷在超高温领域有着重大应用潜力，但其韧性低、抗氧化性差限制了其实际应用。以Zr、B₄C、Al、C和Si粉为原料，采用反应放电等离子体烧结制备出ZrB₂-SiC-Zr₂Al₄C₅复相陶瓷，研究了反应过程和反应机理，探究了Zr₂Al₄C₅含量和氧化温度对复相陶瓷高温氧化行为的影响，揭示了其抗氧化机制。结果表明：900 ℃时，B₄C和Zr反应开始生成ZrB₂；1100 ℃开始生成SiC；1400 ℃时反应初期形成的Zr₃Al₃C₅与ZrC及Al₄C₃生成了Zr₂Al₄C₅；但随着温度继续升高Zr₂Al₄C₅则会转化为Zr₃Al₄C₆。复相陶瓷氧化后主要物相为ZrO₂、ZrSiO₄和铝硅酸盐以及SiO₂玻璃相；随着Zr₂Al₄C₅含量的增加，氧化层表面呈现出凹凸不平、疏松多孔，存在明显的长条状晶粒和不均匀分布的玻璃相。本工作为深化对ZrB₂-SiC基复相陶瓷的高温氧化行为的理解提供了实验依据，为开发高性能ZrB₂-SiC基高温复相陶瓷提供了实验与理论支持。

板状晶生长温度与氧化锆增韧氧化铝（ZTA）烧结温度的温度差是决定Pr_0.833Al_11.833O₁₉板状晶增韧ZTA效果的关键。本工作通过燃烧法制备出PrAlO₃前驱体，经900 ℃预烧形成高活性PrAlO₃，引入ZTA中使板状晶生长温度与ZTA烧结温度差达到100 ℃，得到高长径比的板状晶，起到协同增韧的作用。同时，通过Pr离子固溶入ZrO₂减缓ZrO₂的水热老化过程，减少了因相变所诱发的微裂纹，提高了ZTA的断裂强度。结果表明，与ZTA相比，Pr_0.833Al_11.833O₁₉板状晶增强增韧的ZTA在模拟的人体环境中（水热老化）的断裂韧性从7.13 MPa·m^1/2提高到8.97 MPa·m^1/2，断裂强度由654.78 MPa提高至687.59 MPa，Vickers硬度由18.95 GPa提高至19.39 GPa。

为改善SiC基复合陶瓷的抗氧化性能，以SiC基复合陶瓷为对象，研究了B₄C的添加量对SiC基复合陶瓷显微结构、力学性能和抗氧化性能的影响。结果表明，添加B₄C可提高材料中SiC的结晶性和石墨化程度；经1450 ℃处理后，当B₄C添加量为6%（质量分数）时，SiC基复合陶瓷的线变化率由1.39%降至0.58%；抗折强度和抗压强度分别由28.06 MPa和48.03 MPa提高到50.25 MPa和98.58 MPa（分别提高1.8倍和2倍）；当B₄C添加量由0增加到6%时，SiC基复合陶瓷经1400 ℃烧结（氧化气氛）的氧化指数由30.33%降低至18.35%，氧化层厚度由3.52 mm降至0.23 mm。添加B₄C可提高SiC晶须的生成量，显著增强SiC基复合陶瓷的强度和抗氧化性。

采用冷冻浇注和添加造孔剂2种方法制备了不同孔形貌和孔隙率的多孔PZT压电陶瓷，系统研究了不同孔形貌和孔隙率对多孔PZT陶瓷的传感性能影响。结果表明：在多孔陶瓷中，压电电荷系数d₃₃随孔隙率增加的下降速度比介电常数ε_r缓慢，使得多孔陶瓷压电传感性能较致密陶瓷得到大幅提高。此外，添加造孔剂法制备的随机多孔陶瓷d₃₃与冷冻浇注制备得到的取向多孔陶瓷相比下降更显著，因此取向多孔陶瓷具有更高的传感输出电压，在8 N外力作用下，孔隙率为55.9%（体积分数）的取向多孔陶瓷达到了最高84 V的输出电压。本研究有助于了解多孔特性对压电陶瓷的传感性能影响，并为制备具有高压电系数的传感器件提供新的思路。

陶瓷材料的预应力增强已经被证明有效，但是这种表面预应力对其他力学性能的影响如何仍不明晰，本工作将探讨表面残余压应力对复合构件的综合力学性能的影响，包括弯曲强度、弹性模量、断裂韧性、硬度以及损伤容限。为了实现表层压应力以及相适配的界面剪切应力，按质量分数比1∶1将莫来石和氧化铝混合磨成浆料涂覆在预烧后的氧化铝基体上，经无压烧结后，涂层与基体紧密结合，随着温度下降，2种材料不同的收缩率和界面约束形成表层残余压应力，从而实现氧化铝复合陶瓷的预应力强化，进而测试了该材料的各项力学性能。结果表明：预应力涂层有效提高了基体材料的弯曲强度，提高了38.9%；断裂韧性提高了36.5%，弹性模量稍降、硬度下降代表了涂层材料的性能。通过这些力学参数，计算得到复合氧化铝陶瓷的损伤容限从0.3894 m^1/2提升至0.4527 m^1/2，提高了16.26%。

铝矾土尾矿是一种具有挑战性的固体废弃物，利用前景相对较小，大量堆存破坏生态环境，是铝土矿实现可持续开发利用过程中亟需解决的问题。以铝矾土尾矿为主要原料，添加铝矾土熟料、锂瓷石制备了莫来石-刚玉质复相陶瓷，通过添加了不同含量的锂云母，探究了其对莫来石-刚玉质复相陶瓷的性能影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对陶瓷的物相组成和形貌进行分析，研究锂云母的含量、烧结温度等对陶瓷力学性能的影响。结果表明：锂云母的加入可降低陶瓷烧结温度，提高其力学性能，当添加质量分数为10%的锂云母、烧结温度为950 ℃，制得莫来石-刚玉质复相陶瓷的力学性能较好，满足建筑陶瓷材料应用领域及建筑砖使用要求，其物相组成为刚玉、莫来石、石英、赤铁矿、金红石及玻璃相，体积密度为1.75 g/cm³，导热系数为0.447 W/（m·K），收缩率为5.47%，常温抗压强度为74.87 MPa，在建筑陶瓷材料等领域具有广泛的应用前景。

YAG晶体是一种典型硬脆材料，莫氏硬度达8.5，常温下不溶于任何酸碱，加工难度较大。针对YAG晶体研磨加工，本工作提出一种分步研磨工艺。基于游离磨料研磨的方法，在研磨过程中逐级减小碳化硼（B₄C）磨料粒径，选用磨料W40、磨料W28、磨料W14、磨料W7分步骤研磨，4种磨料的粒度范围依次为：40~28 μm、28~20 μm、14~10 μm、7~5 μm。通过研磨参数试验研究了每个步骤中研磨压力、研磨盘和摆轴转速、研磨液中B₄C质量分数等参数对研磨效果的影响，得出最佳研磨参数；通过截面显微法测量出YAG晶体研磨后亚表面损伤的深度，确定后续抛光去除量，并探究了亚表面损伤深度h_SSD与研磨后表面粗糙度R_a的关系。研究表明：当研磨压力为44.54 kPa、研磨盘和摆轴转速为60 r/min、研磨液中B₄C质量分数为15%时，每个研磨步骤均取得最好研磨效果：磨料W40、磨料W28、磨料W14、磨料W7研磨的材料去除率分别为83.12、57.32、27.54、9.53 μm/min，研磨后表面粗糙度R_a分别为0.763、0.489、0.264、0.142 μm。截面显微法测量得出分步研磨后产生的亚表面损伤深度为3.041 μm，需要在后续抛光中去除；此研磨参数下YAG晶体研磨后亚表面损伤深度与表面粗糙度的关系为：h_SSD=41.46×R_a^4/3，该研究可为YAG晶体元件的实际加工生产提供指导。

长余辉材料应用广泛，但种类繁多、发光机理难以被普遍阐释。针对发光-余辉性能好的Sr₂MgSi₂O₇∶Eu²⁺，Dy³⁺硅酸盐长余辉材料，构建Sr₂MgSi₂O₇基质、Eu掺杂及（Eu，Dy）共掺杂Sr₂MgSi₂O₇的分子模型，进行第一性原理计算。从电子结构角度解译电子跃迁俘获路径，并阐释Sr₂MgSi₂O₇∶Eu²⁺，Dy³⁺的持续发光机理。结果表明：Eu、Dy离子的掺入使Sr₂MgSi₂O₇由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体；Dy 5d态主要位于Fermi能级与Eu 5d态之间，并与Eu 5d态存在能量重叠，这证实了Dy³⁺作为电子陷阱的合理性。Sr₂MgSi₂O₇∶Eu²⁺，Dy³⁺发光过程的揭示有助于后续光学性能的调控与提升。

基于紫外/近紫外光激发的高效三基色荧光粉的研发对于白光LED的应用发展具有重要意义。通过高温固相法合成一系列Ce³⁺、Tb³⁺和Eu³⁺单掺杂Ca_xMg_yAl_mSi_nO_z（Ca₂Mg_0.25Al_1.5Si_1.25O₇, Ca₂Mg_0.5AlSi_1.5O₇, Ca₂Mg_0.75Al_0.5Si_1.75O₇, Ca₂₀Al₂₆Mg₃Si₃O₆₈）的三基色荧光粉。通过Rietveld精修、晶体结构模拟和密度泛函理论计算等对样品晶体结构和带隙结构进行研究，分析了化学计量数调控晶体结构及其对发光性的影响。结果表明：通过发光性能对比，挑选出优质蓝、绿、红三基色荧光粉Ca₂Mg_0.25Al_1.5Si_1.25O₇:0.06Ce³⁺、Ca₂Mg_0.5AlSi_1.5O₇:0.06Tb³⁺和Ca₂Mg_0.25Al_1.5Si_1.25O₇:0.07Eu³⁺，三者量子效率分别为28.13、26.42和26.75，荧光寿命分别为42.23 ns、2.88 ms和2.21 ms，发光热稳定性良好；最后，将三基色荧光粉与紫外芯片结合制作了白光发光二极管（LED），并测试其发光效率、相关色温和显色指数等性能参数，结果表明这些荧光粉在紫外激发白光LED中具有潜在的应用前景。

以发射蓝色荧光的UiO-66-NH₂和发射红色荧光的Eu-MOFs为荧光基团，构建了比率荧光探针（UiO-66-NH₂@Eu-MOFs），成功应用于环境水样中的微量PO₄^3-的检测。将发射蓝色荧光UiO-66-NH₂与发射红色荧光Eu-MOF结合，构建了测定环境水样中的微量PO₄^3-的比率荧光探针。结果表明：当PO₄^3-存在时，由于配体-金属电荷转移（LMCT）效应的减弱，导致UiO-66-NH₂的荧光增强；另一方面，PO₄^3-和Eu³⁺的强配位作用将阻止配体-金属的能量转移（LMET），破坏了“天线”效应并导致Eu-MOF的荧光猝灭，在最优条件下，F₄₄₅/F₆₃₃与PO₄^3-在1~12 μmol/L浓度范围内呈现良好的线性关系，表明该传感器对检测PO₄^3-有较好的选择性和灵敏性，为PO₄^3-的快速检测提供了一种新思路。

压电材料是一类极其重要的功能材料，利用其正/逆压电效应可以制成压电传感器、换能器和驱动器等，在航空航天、核能、医疗等领域有广泛应用。在航天、核能等领域，压电材料面临高辐射的严苛服役环境，对压电材料的抗辐射能力提出了更高要求。本文总结了辐射对钙钛矿结构包括锆钛酸铅[Pb（Zr, Ti）O₃]、铌酸钾（KNbO₃）、钛酸钡（BaTiO₃）和以及铋层状结构压电材料如Bi₄Ti₃O₁₂等的晶体结构和电学性能的影响。研究表明，在高剂量辐射下，压电材料的相结构维持在铁电相，但是晶粒一定程度上会受到破坏，同时压电材料的电学性能普遍随着辐射剂量的增强而减弱，但辐射也可以改善压电材料的抗疲劳性能，理论上辐射可以作为压电材料改性的一种方式。

挠曲电效应是一种应变梯度与电极化（正挠曲电效应）或电场强度梯度与应变（逆挠曲电效应）之间的力电耦合效应。与压电效应不同，挠曲电效应不受材料对称性、Curie温度所限制，且随着材料尺寸减小而不断增强，因而具有广阔的研究与应用前景。本文主要总结了挠曲电效应的发展历史、挠曲电系数测量、挠曲电效应增强机制以及当前研究进展，重点介绍了挠曲电效应在传感器、致动器、机械存储器、挠曲电压电复合材料、俘能器以及新型电子器件等领域应用的最新研究进展，最后对挠曲电效应的发展前景进行了展望。