采用聚合物先驱体转化法结合放电等离子烧结技术，制备出近致密的SiC/（Hf_xTa_1-x）C/C纳米复相材料。通过X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜，纳米压痕仪对SiC/（Hf_xTa_1-x）C/C纳米复相陶瓷的微结构演变及其力学性能进行了表征。结果表明，通过对单源聚合物先驱体进行分子设计，改变SSP中的Hf/Ta比例，可以控制最终固溶（Hf_xTa_1-x）C的组成。最终块体SiC/（Hf_0.2Ta_0.8）C/C纳米复相陶瓷的开孔率为4.87%，其纳米压痕硬度为（7.72±1.36）GPa，弹性模量为（76.71±7.89）GPa，展现出良好的力学性能。

将金属钇和镁接枝三甲基硅基取代聚硅氮烷先驱体中，先驱体在热解过程中就可以原位生成金属氮化物烧结助剂，烧结助剂含量可通过钇、镁的接枝量进行精准调控。热解陶瓷为高纯氮化硅陶瓷，碳元素含量低于0.1%（质量分数），氧元素含量低于1.6%。含烧结助剂的氮化硅陶瓷可直接低温烧结制备高纯多孔氮化硅陶瓷块体，相对密度可达到99.4%，具有良好的硬度和导热性能。原位生成烧结助剂避免了额外添加烧结助剂造成的杂质引入和混合不均匀的问题，在高纯陶瓷烧结领域具有独特的优势。

陶瓷气凝胶因其优异的隔热性能和高温稳定性而成为新型的高性能热防护材料，但是低的强度限制了其应用和发展。本工作以聚甲基氢硅氧烷作为前驱体、四乙烯基环四硅氧烷为交联剂，通过水热反应和冷冻成型，再经热解过程制备出轻质高强、耐高温的硅氧碳（SiOC）陶瓷气凝胶。多孔的蜂窝结构赋予SiOC气凝胶低的密度（0.13 g·cm^-3）和热导率（0.0655 W·m^-1·K^-1）以及高的抗压强度（0.96 MPa）。同时，SiOC气凝胶表现出优异的高温稳定性，在1400 ℃热处理和800 ℃氧化处理后未出现结构的坍塌，热导率和抗压强度基本保持不变。

液态超支化聚碳硅烷具有低黏度和高陶瓷产率等优良特性，作为SiC陶瓷前驱体应用潜力巨大，但目前关于其分子结构与性能关系的研究尚不充分。对2类共5种具有不同分子结构和热解产物碳硅比的液态超支化聚碳硅烷的固化、热解特性以及其陶瓷产物的结晶行为进行了研究。结果表明，聚碳硅烷分子结构中侧甲基、乙烯基以及烯丙基的含量共同影响了其固化和热解行为，适量乙烯基/烯丙基可显著提高陶瓷产率和降低固化温度，而甲基含量的增加会导致固化温度升高和热解过程中甲烷释放量增多，使陶瓷产率降低。同时，前驱体的分子结构决定其热解产物的碳硅比，进而影响其结晶行为和抗氧化能力。5种单源前驱体的热解陶瓷产率为75%~89%，所得陶瓷产物（1.15~1.70）均具有良好的高温抗氧化性。

SiC纤维中无定形的SiC_xO_y相在高温下发生分解，会导致SiC微晶的生长和性能下降，在SiC纤维中掺入异质元素可以在高温下起到烧结助剂的作用，从而提高SiC纤维的性能。采用实验室自制的聚硅碳硅烷（PSCS）与乙酰丙酮钇、乙酰丙酮铝反应制备得到含钇铝聚碳硅烷（PYACS），经过熔融纺丝、碘不熔化、高温烧成等工艺，制得含钇铝SiC陶瓷纤维。结果表明，PYACS先驱体中有效的引入了Y和Al元素，并以Si—O—Y、Si—O—Al的形式存在。采用碘不熔化实现了纤维的交联，并通过1000 ℃高温裂解获得非晶Si—C—O—（Y/Al）纤维，陶瓷产率为73.96%。研究了不同热处理温度（1400，1600，1900 ℃）对纤维形貌和结构的影响，1900 ℃高温热处理的Si—C—O—（Y/Al）纤维中Al和Y以Al—O—Y的形式存在，SiC结晶程度更高，SiC晶粒尺寸增大，纤维直径进一步变小，结构逐渐致密，说明高温下Al和Y的掺杂起到了烧结致密化作用。

液态聚碳硅烷（LPCS）是先驱体浸渍-裂解法（PIP）制备SiC陶瓷基复合材料的理想先驱体。以甲基氢二氯硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷、二溴甲烷、金属钠为原料，经Wurtz缩合反应一步制备了含活性基团的LPCS。在超声波和醚助剂条件下，反应在40 ℃保温4 h即可完成，合成收率超过90%。采用Fourier变换红外光谱、核磁共振、紫外-可见光光谱、热重分析等对LPCS进行表征。结果表明：LPCS具有Si—C键的主链结构，同时形成了部分Si—Si键。所合成的LPCS含有丰富的Si—H、CH=CH₂等活性基团，1200 ℃以上热解后可转化为SiC，陶瓷产率最高为48.8%（质量分数）。

在聚合物薄膜表面施加硬韧涂层是实现其在保持轻质、柔性性能的同时，提高表面硬度和耐磨性的最有效途径。采用硅氮陶瓷前驱体-有机聚硅氮烷OPZ181与（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷（KH550）杂化的方式制备了一种有机-无机杂化硬韧涂层，并对涂层化学结构、力学性能、微观形貌、光学透明性、耐弯折性能以及耐磨性能进行了表征。结果表明：涂层化学结构以Si—O—Si为主，并含有—CH₃等有机基团，CH₃SiO₃为杂化涂层主要结构。涂层铅笔硬度可达6 H，纳米压痕硬度可达0.7 GPa，模量可达5.7 GPa。涂层的塑性指数（H/E）>0.1，弹性恢复值（W_e）>60%，具有良好的硬韧性能。涂层表面平整光滑，且具有优异的光学透明性。涂层在弯曲半径为1.5 mm和1 mm条件下，均可弯折10000次，表现出优异的耐弯折性能。涂层具有优异的耐磨性能，可以有效提高PET薄膜的耐磨性。本工作发展了一种杂化涂层设计新策略，为硬韧涂层的制备提供了一种新思路与方法。

聚合物先驱体陶瓷是通过液态聚合物先驱体经过高温热解转化成瓷的一类新型陶瓷材料，具有优异的抗腐蚀性/抗氧化性、高温半导体特性、巨大的压阻系数、耐高温性等特性，因此成为高温极端环境使用传感器的理想候选材料。文中总结了近些年国内外关于聚合物先驱体陶瓷传感器的研究现状，围绕传感机理和传感器测量参数，概括总结了关于聚合物先驱体陶瓷温度传感器、压力传感器和应变传感器的研究工作，同时对比了相关陶瓷传感器的性能，对聚合物先驱体陶瓷传感器未来发展做出了展望。

超高温陶瓷是一类可承受超高音速长时间、跨大气层飞行和再入等过程所面临的极端服役环境的新型防热材料。目前，超高温陶瓷趋向于多元化和多相化发展，并通过与纤维等复合形成超高温陶瓷基复合材料。本文总结了聚合物转化超高温陶瓷及其复合材料的研究现状，从聚合物先驱体陶瓷的发展历程、超高温陶瓷简介、聚合物先驱体法制备超高温陶瓷及其复合材料的制备方法、表征手段和材料性能等方面综述了近年来国内外的研究进展，并对其未来的发展趋势进行了展望。

聚合物先驱体陶瓷具备优异的物理化学性能、成分结构可设计性和易加工性，并能在介观尺度上控制孔洞的形貌尺寸，使其成为锚定和分散活性金属的良好支撑材料。以聚合物先驱体转化法为基础，通过掺杂不同的金属元素，可制备一系列具有独特结构和优异性能的催化剂。本文综述了近20年来聚合物先驱体转化法制备复相陶瓷并用于催化方面所做的研究工作。主要聚焦先驱体的化学成分设计、介孔结构的构建以及催化性能的研究，并对聚合物先驱体陶瓷在催化领域面临的挑战和发展前景进行了分析和展望。

与氧化物透波陶瓷相比，氮化物透波陶瓷具有更加优异的耐高温性能，是最有希望满足高马赫数飞行器使用需求的高温透波材料。先驱体转化法具有加工成型温度低、可塑成型等优点，是制备氮化物高温透波陶瓷的主流方法。本文主要总结了近年来氮化物透波陶瓷先驱体方面的研究进展，主要涉及氮化硅、氮化硼、硅硼氮和硅氮氧等氮化物透波陶瓷先驱体的合成，以及通过热解转化制备目标陶瓷研究，并展望了今后应该重点关注的研究方向。

氮化硼纤维具有低密度、高强度、耐高温、强绝缘和高透波等特性，是空天飞行器所需高性能透波复合材料的增强纤维。先驱体转化法是氮化硼纤维最具潜力的制备方法之一。目前，高性能氮化硼纤维的制备是该领域的主要挑战，其组成结构调控与构效关系引起了广泛关注。当前研究的重点集中在氮化硼纤维工艺优化上，包括先驱体分子组成结构优化、热处理工艺和纤维微结构调控。本文结合国内外研究现状，在介绍先驱体转化法的基础上，从分子结构及其构效关系的角度切入，分别从氮化硼先驱体的合成和调控方法以及纤维热处理与纤维微结构调控等方面综述了最新的研究进展，并展望了氮化硼纤维的未来发展方向。

采用溶胶-胶法制备钛酸钡（BaTiO₃, BT）粉体，通过改变保温时间（2、5、12 h）获得了不粒径尺寸的BT纳米颗粒。将BT纳米粉体在6.56 kV电压下分别进行1 h电晕极化，探究极化前后晶格的畸变程度以及粉体的压电光催化性能。结果表明：随保温时间延长，颗粒粒径尺寸增大，极化后晶体的晶格畸变程度增强，四方度提高。同时，极化使得3组粉体对染料的降解速率大幅提升，动力学速率常数分别为极化前的4.94、2.21、1.62倍，与晶格畸变程度呈现相同规律。其中，保温2 h的粉体电晕极化后对有机染料罗丹明B（RhB）的降解率在180 min内达到96.81%，具有最优的压电光催化性能，这为电晕极化在粉体催化领域的应用提供了实验参考。

Pb（Mg_1/3Nb_2/3）O₃-PbTiO₃（PMN-PT）弛豫铁电材料因场诱应变大且滞后小而成为制备微位移致动器的优选材料，然而场诱应变的温度依赖性阻碍了其进一步发展。针对这一问题，以两步氧化物固相反应法制备了不同Sm掺杂量的PMN-0.32PT陶瓷，研究了掺杂量对场诱应变温度稳定性的影响。结果表明，Sm³⁺的掺入打破了晶格的长程有序，增大了微区化学成分的不均匀性，宏观上表现出强烈的介电频率色散，大量纳米畴及极性纳米区域的出现使样品展现出大场诱应变和高温度稳定性。受PMN弥散相变影响，温度低于-15 ℃场诱应变很小，高于-15 ℃场诱应变迅速增大。在1 kV/mm单向电场驱动下，x=0.040样品的径向场诱应变在-10~+50 ℃间高达4.2×10^-4，变化率小于3.8%，滞后小于13.1%，展现出良好的应用前景。

采用固相反应法制备了3种高熵ReVO₄陶瓷，对其物相结构、微观形貌和振动特征采用X射线衍射、扫描电子显微镜和Raman光谱进行表征，并对微波介电性能进行了分析。结果表明：所有陶瓷样品均表现出空间群为I4₁/amd的四方锆石结构，致密的微观结构使其展现出良好的微波介电性能。采用Clausius-Mossotti公式解释了介电常数的变化，介电常数与离子极化率呈正相关；品质因数与填充因子具有相似的变化趋势；键价理论被用于反映晶格畸变的程度，并与谐振频率温度系数具有强关联性。

超细晶高熵陶瓷具有优异的机械及物理化学性能。然而，由于烧结后期晶粒的快速长大，使得超细晶高熵陶瓷的常规无压烧结制备非常困难。采用两步烧结法，克服了无压烧结致密化过程中晶粒的快速长大，成功制备了理论密度为99.0%、晶粒尺寸为162 nm的（Ce_0.2Nd_0.2Sm_0.2Gd_0.2Y_0.2）₂Zr₂O₇高熵陶瓷。与常规无压烧结方法相比，两步烧结所制备的样品不仅具有更细小的晶粒尺寸，还具有更均匀的微观结构，这使其具有优良的力学性能，其硬度达到12.5 GPa，断裂韧性达到2.4 MPa·m^1/2。无压两步烧结法解决了传统无压烧结方法难以制备超细晶高熵陶瓷的困难，将有助于探索超细晶高熵陶瓷的物理化学性能，并有助于推动超细晶高熵陶瓷的广泛应用。

Al₂O₃陶瓷因其良好的耐高温性和化学稳定性，常被用作涡轮叶片铸造成形的型芯材料，但低温烧结的力学性能难以满足型芯零件的应用标准。为了解决该问题，本工作提出一种黏结剂喷射成形过程中以CuO-TiO₂作为液-固相烧结助剂实现Al₂O₃陶瓷型芯的低温力学性能的提升。详细探究了CuO-TiO₂含量（0~10%，质量分数）和分层厚度（60~100 μm）对Al₂O₃陶瓷孔隙率、尺寸收缩率和力学性能的影响规律。结果表明，添加CuO-TiO₂既可以部分填充颗粒孔隙，又可以与Al₂O₃反应来提高坯体的综合性能。此外，低分层厚度（如60 μm）有利于获得较优的性能。1500 ℃保温2 h烧结后各成分烧结体对应的相对密度较优值分别为30.64%±1.01%，55.33%±2.49%，53.68%±0.99%，54.31%±0.74%和55.50%±1.95%，对应的孔隙率由64.94%±1.2%逐渐下降到41.85%±1.82%。此时，纯Al₂O₃陶瓷X-Z轴尺寸收缩率均小于4%，而含CuO-TiO₂的坯体X-Z轴尺寸收缩率最大值分别小于17%，19%和17%。抗弯和压缩强度随着CuO-TiO₂含量增加先增加后减小，5.0%坯体获得最佳值分别为（29.4±1.57）MPa和（61.82±1.73）MPa，这与显微结构中气孔分布和Cu-Al-O系物相生成量有一定关系。

采用放电等离子体烧结（SPS）结合高温热处理工艺，以α-Si₃N₄为主要原料、MgSiN₂和Y₂O₃为复合烧结助剂制备出兼具高强度和高导热性能的Si₃N₄陶瓷，研究了SPS温度对Si₃N₄陶瓷致密化过程和热导率的影响，并分析了高温热处理温度对Si₃N₄陶瓷微观结构和性能的影响。结果表明，Si₃N₄陶瓷的致密度和热导率随着SPS温度的升高而提高，在1600 ℃保温5 min即可制备出致密度约为99%的Si₃N₄陶瓷样品。对其进行高温热处理发现，样品的热导率随着热处理温度的升高而提高，抗弯强度则与之相反。经1800 ℃热处理的样品，热导率为57.36 W·m^-1·K^-1，相较未经热处理的样品提升了13.27%，同时抗弯强度仍保持在743 MPa的较高水平。

纳米非晶材料是由纳米非晶颗粒以及颗粒间非晶界面构成的新型材料，表现出很多独特性能，但其制备往往需要>1 GPa的高压来完成致密化。本工作采用溶胶凝胶法制备了较宽过冷液相区（844~914 ℃）、平均粒径为11.6nm的Al₂O₃-La₂O₃-ZrO₂（ALZ）纳米非晶粉体，并通过放电等离子烧结在875~1000 ℃条件下制备ALZ材料。结果表明，在875、900、927 ℃和1000 ℃烧结体相对密度分别达87.6%、98.3%、96.6%和91.5%，其中，在900 ℃、50 MPa条件下烧结样品具有最大的相对密度和均匀的显微组织，在STEM-BF和HRTEM下观察到了纳米晶相从非晶相基质中析出现象，纳米压痕测试样品的平均纳米硬度和杨氏模量分别为12.0 GPa和159.9 GPa。上述各烧结体相对密度大小主要与ALZ纳米非晶粉末在各温度下结晶度变化，引起粉末黏性流动改变，从而影响致密化进程有关。875 ℃烧结中La_0.28Zr_0.72O_1.86结晶度较大阻碍了非晶粉末的黏性流动；而在875~900 ℃会发生La_0.28Zr_0.72O_1.86向结晶度较小La₂（Zr₂O₇）的相变，这有利于黏性流动；927 ℃和1000 ℃烧结的样品结晶度进一步增大不利于黏性流动。

多孔陶瓷在烧结过程中会伴随着显著的收缩，导致变形或开裂，实现多孔陶瓷的近净尺寸制备是该领域新的发展方向。本研究以氧化锌与球形锌粉为原料采用干压成型工艺制备氧化锌多孔陶瓷，该过程不使用任何有机造孔剂，材料内部的气孔来自锌与氧之间的Kirkendall效应。由于锌、氧原子扩散速率的差异，锌颗粒氧化空心化产生的膨胀有效地抵消了整个烧结过程中产生的收缩，得到了近净尺寸的氧化锌多孔陶瓷。研究了金属锌粉的添加量以及颗粒尺寸对材料性能以及微观结构的影响。结果表明：多孔陶瓷的烧结线收缩率强烈依赖于金属锌粉的颗粒尺寸，当金属锌粉［50%（体积分数）］的颗粒尺寸为10 μm时，多孔陶瓷的烧结线收缩率仅为-0.36%。

以煤矸石为主要原料，硅藻土粉、滑石粉及发泡剂SiC为辅料制备出高强度泡沫陶瓷，研究了煤矸石掺入量（质量分数）、SiC添加量（质量分数）和混合原料粒度对制备的泡沫陶瓷性能的影响。当煤矸石掺入量增加时，混合原料的硅铝质量比逐渐减小，样品抗压强度先增大后减小，煤矸石掺入量为70%（质量分数）时，制备出的样品具有均匀的孔结构；增加SiC加入量使得烧结过程中发泡产生的气体增多，样品抗压强度及表观密度随气孔率的增大而减小，SiC加入量为0.6%时，制备的泡沫陶瓷的性能最佳；样品平均孔径和开孔率随着混合原料的粒度的减小而降低，此时较小的孔径和均匀孔结构提高了泡沫陶瓷抗压强度，混合原料体积平均粒径为5.4 μm时，总气孔率为80.6%，此时抗压强度达到6.1 MPa。本工作中煤矸石利用率高，制备的高气孔率高强度泡沫陶瓷为煤基固废的综合利用提供了借鉴与指导。

随着碳减排政策的实施和水处理标准的提升，多孔陶瓷在水处理中的应用受到越来越广泛的关注。传统的多孔陶瓷材料受到原料来源、制备能耗等方面的限制，在水处理行业的规模化应用受到极大限制，因此开发低制备成本、高渗透通量的多孔陶瓷成为亟待解决的问题。本文以粉煤灰为主要材料、氟化铝（AlF₃）为催化剂，制备了高孔隙率、高通量莫来石多孔陶瓷，研究了AlF₃催化莫来石晶须的形成机理及莫来石多孔陶瓷孔结构构筑过程。随着莫来石晶须的生长，1200 ℃烧结多孔陶瓷的孔隙率从56.4%增加到57.6%，平均孔径从0.75 μm增加到1.24 μm。考察了莫来石多孔陶瓷在乳化液处理中的选择渗透性，当跨膜压力低于0.25 bar时其截留率率超过90.2%。

双硅酸镱（Yb₂Si₂O₇, YbDS）与碳化硅复合材料（CMC）基体具有良好的热匹配能力，是目前环境障涂层（EBCs）中常用材料。然而，在高温水氧腐蚀环境中YbDS向单硅酸镱（Yb₂SiO₅, YbMS）的转变导致涂层发生开裂和分层。为了分析水氧腐蚀对相转变和由此引发的EBC内应力的影响，本工作从实验观察和仿真计算，采用大气等离子喷涂制备Si+YbDS涂层，通过循环热载荷水氧腐蚀实验分析YbDS涂层的腐蚀产物和腐蚀速率，计算YbDS腐蚀过程中导致EBC内应力的再分布特征，分析由此引发的裂纹扩展。结果表明，完成沉积后的YbDS面层受残余压应力作用，而在蒸汽循环腐蚀后的YbDS涂层中出现了拉应力，较大的应力导致EBC过早开裂。YbDS成分挥发导致的孔隙增加对腐蚀区的应力影响较大，孔隙也提高了Ⅰ型裂纹的扩展速率。

采用大气等离子喷涂技术制备3种不同喷涂距离的Gd₂Zr₂O₇（GZO）涂层，并在1300 ℃条件下进行不同时间的高温热处理，对涂层进行物相分析，表征涂层微观结构及力学性能，阐明高温热处理过程中力学性能变化与孔隙结构变化的相关性。结果表明：喷涂态GZO涂层为典型的层状结构，随着热处理时间的增加，涂层孔隙率的下降呈现多阶段变化规律，即热处理初期（0~20 h）下降较快，热处理中期（20~100 h）下降缓慢，热处理后期（100~200 h）基本保持稳定。经过200 h的热处理之后，GZO涂层的孔隙率均稳定在7%~9%。另外，随着热处理时间增加，GZO涂层H_V硬度和弹性模量的增加也呈现多阶段变化规律，与孔隙率的变化规律相似。随着喷涂距离的增加，涂层孔隙率逐渐增加，H_V硬度和弹性模量逐渐减小。另外，热处理前后GZO涂层的相结构不变。因此，GZO涂层在高温热处理过程中孔隙结构的变化将影响力学性能的变化。

以盐湖氢氧化镁为原料，经650、750、850 ℃和950 ℃保温1 h轻烧，随后将轻烧MgO团聚体球磨（0.5、1.0、3.0、5.0、12.0、24.0 h）破碎，压制成型后于1600 ℃保温3 h制备了烧结镁砂，探讨了轻烧温度及球磨时间对镁砂显微结构及烧结性能的影响。结果表明：随轻烧温度由650 ℃升高到850 ℃，轻烧MgO团聚体内微晶平均尺寸由138 nm增加至180 nm，尽管微晶活性降低，但残余氢氧化镁减少，镁砂致密性呈增大趋势。轻烧温度升高至950 ℃，MgO微晶平均尺寸迅速增加至320 nm，活性大幅降低，镁砂晶粒尺寸及致密性显著降低。球磨工艺可以有效破坏轻烧MgO团聚体，其平均尺寸球磨0.5 h后由55.90 μm迅速降至2.69 μm，并随研磨时间增加至12 h逐渐降至1.72 μm，但进一步增加球磨时间团聚体尺寸基本不变。MgO团聚体的破坏减少了生坯中大气孔，提高了晶粒接触程度及传质速率，促进了晶粒长大及样品致密化。850 ℃制备的轻烧MgO球磨12 h压制的生坯，经1600 ℃保温3 h烧结，可制备平均晶粒30.4 μm，体积密度达3.42 g/cm³的致密镁砂。

颗粒引发的散射是影响玻璃透光性的关键因素之一。在红外硫系玻璃的基础组分中，通常包含单质S或Se。通过在石英安瓿瓶内使用还原金属（Al或Mg）进行提纯，容易引入微米级的金属氧化物颗粒（Al₂O₃、MgO）或硅杂质。为了深入探究滤网在微米级颗粒滤除方面的效能，通过在主动蒸馏过程中装载不同孔径的过滤网，对比研究了玻璃的光谱和透光率变化情况。研究结果表明，使用10 μm孔径滤网过滤后，玻璃的光学透过率接近不考虑任何散射损失的理论透过率——62%；同时，玻璃内的氧杂质（O—H、H₂O、Se—O）和异相杂质含量也有了显著下降。在玻璃内部散射降低的前提下，2~20 mm厚度不同的样品之间的透过率差不超过2%，而制备超低散射的As₂Se₃玻璃需要更小滤网孔径的过滤网。本研究为进一步降低硫系玻璃内部散射，以及制备超低损耗的硫系光纤提供了一种新技术。

陶瓷电熔炉技术是工业化应用最为广泛的高放废液玻璃固化处理技术，然而在其玻璃固化过程中低溶解度、高导电率的铂系金属（Ru、Rh及Pd）沉积问题是限制其发展的问题之一。本工作将1%（质量分数）RuO₂与模拟简化高放玻璃粉末在1200 ℃熔融制得铂系金属掺杂玻璃固化体样品，利用XRD与SEM表征Ru析出物的物相及微观形貌，并利用XRM分析Ru析出物在玻璃熔体中的分布特征及尺寸变化规律。结果表明Ru主要以RuO₂的物相析出，并伴随有少量Ru单质；样品中析出物颗粒体积分数随熔融时间延长而增加，而析出物团聚体平均尺寸随熔融时间呈现先增大后较小的趋势；此外，析出物在样品中的空间分布呈底层多、表层少的规律，底层析出物颗粒体积分数随熔融时间延长而增加，且其沉降速率随熔融时间延长而减小。

太阳能驱动光催化产氢有望解决能源短缺和环境问题。利用可再生生物质或其衍生物作为光催化过程中的空穴牺牲剂，不仅可以降低水分解中析氧反应的热力学势垒，动力学上有利于加速氢气的生成，而且可将生物质转化为高价值的化学品。本工作制备了一种非贵等离子体CuNi合金/凹凸棒石（Pal）纳米复合材料用于纤维素的光催化转化，发现凹凸棒石的胶体特性利于纤维素的吸附富集，CuNi合金由于2种金属之间的协同作用不仅保留了铜单质的等离子共振效应，而且可以提高稳定性和抑制氧化；CuNi合金与磷酸酸化的凹凸棒石（H-Pal）形成的肖特基结提供了电荷转移通道，提高了电荷转移效率，促进了电子空穴分离。等离子共振产生的热效应与H-Pal表面酸性位点协同作用，提供了丰富的活性位点，提高了纤维素的转化率和H₂的生成率。当CuNi合金负载量为30%（质量分数）时，产氢效率最高，达到了1.67 mmol·g^-1·h^-1，与此同时纤维素转化为高附加值甲酸和乳酸。

随着“碳中和”、“碳达峰”战略的持续推进，降低水泥生产的碳排放刻不容缓。采用响应面法研究了水泥与多元矿物材料的复合效应。首先，采用四因素三水平Box-Behnken设计来讨论粉煤灰、石灰石粉、凝灰岩粉和矿粉这4个自变量对水泥力学性能和水化性能的影响并构建了数学模型。方差分析结果表明，多元矿物材料对水泥的力学性能具有显著影响。然后，在响应面模型的基础上进行可靠性分析和基于非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）的多目标优化。最后，得到可靠性不低于6Sigma（99.9997%）的最佳优化结果，即当粉煤灰掺量为2.72%（质量分数），石灰石粉掺量为7.14%（质量分数），凝灰岩粉掺量为9.95%（质量分数），矿粉掺量为19.93%（质量分数）时，多元矿物材料体系的性能将在综合考虑力学性能、水化性能和节能减排的前提下达到最优。证实了组合设计（响应面设计和基于NSGA-Ⅱ的多目标优化）在多元矿物材料体系的鲁棒性和可行性，获得了更加可靠和精度更高的多目标优化方法，对水泥基材料的实际生产具有极高的实际意义和参考价值。

含铁丝光沸石（Fe-MOR）分子筛因其独特的结构特点和良好的应用潜力，近年开始引起较多的关注。采用无有机模板剂法水热合成含铁丝光沸石分子筛，通过精细调节合成过程的酸碱度及晶化时间可控的合成出棒簇状形貌的Fe-MOR分子筛。通过粉末X射线衍射仪，扫描电子显微镜，X射线荧光分析仪，CO₂静态吸附，CO₂吸附穿透试验分别对所得产物进行结构性质表征及CO₂吸附性能测试。成功将Fe元素引入到丝光沸石分子筛的骨架结构中，所合成的形貌新颖的Fe-MOR分子筛样品CO₂静态吸附量最高可以达到3.57 mmol/g。

Fe基普鲁士蓝（PB）具有开放的框架结构和高理论容量，但是导电性不佳，这限制了其倍率性能和循环性能。利用溶液共沉淀法成功将PB负载于纳米多孔碳（NPC）上，制备出普鲁士蓝@纳米多孔碳复合材料（PB@NPC）。PB@NPC比表面积高达2122 m²/g，充分发挥出双电层电容和赝电容的协同作用，具有高容量和良好的导电性。在扫速为5 mV/s时的比电容为483.45 F/g，在0.2 A/g下的比电容为309.35 F/g。将PB@NPC电极组装成对称式电容器，循环1000圈后的容量保持率为91%，具有优异的循环稳定性。

聚合物中天然橡胶（NR）的填充补强剂主要是炭黑等材料，炭黑等会在生产过程中造成大量的碳排放，因此可将硫酸钙晶须（CSW）作为新型补强剂应用到橡胶复合材料中替代炭黑。硫酸钙晶须表面是亲水性的，与有机基体相容性较差，本工作首先使用稀土石膏作为原材料制备硫酸钙晶须，然后采用无机磷酸三钠-有机硬脂酸对晶须表面进行改性。重点优化改性温度、时间和改性剂用量等工艺条件对改性效果的影响，实现了CSW稳定性和疏水性。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、Fourier红外光谱、热重-差示量热分析和X射线光电子能谱等检测手段进行表征分析。结果表明：CSW加入量为20.00 g/L，硬脂酸加入量为CSW的6%，改性时间为15 min，改性温度为80 ℃和0.02 mol/L磷酸三钠为最佳改性工艺条件。改性后最佳产物的接触角达到104.23°，修饰层实现纳米级，其厚度为121.26 nm。改性机理为磷酸三钠在晶须表面生成CaHPO₃和Ca（OH）₂，然后其与硬脂酸发生键合反应，生成C₁₇H₃₅COO-Ca-表面层。该改性工艺实现了CSW的疏水性，为纤维型晶须在NR中的应用提供了实验和理论基础。

铁电材料因其换能、储能等功能性而被广泛应用于各类电子功能材料和器件，这主要取决于铁电材料晶体结构基因——极化构型。传统构建相界策略对极化构型调控不够灵活，性能增幅有限，已越来越无法满足器件微型化和集成化的需求。近期，研究者将高熵策略引入到铁电化合物中并系统研究了其对局域极化构型的调控机制。结果表明，在保留传统高熵效应的同时，高熵策略还可充分发挥原子铁电活性、半径等综合因素用于铁电功能基元（局域极化构型与氧八面体倾斜）的定向设计，有效提升外场响应的灵活度，进而大幅度提升铁电化合物的相关电学性能。该类兼具高化学无序度和高铁电功能基元无序度的材料称之为“高熵铁电体”。采用高熵策略在铁电体中开展了一系列研究工作，研究者们分别设计出高熵压电、高熵电致伸缩、高熵储能等材料。本文通过总结高熵铁电体方面的研究工作，将高熵铁电体的发展历程、设计策略、性能优化、结构机理进行梳理，以期为设计下一代高性能铁电材料提供指导。