热电材料研究的核心在于协调和优化多种相互制约的热电参数以解耦电-声输运矛盾。近年来，提升载流子迁移率已成为提高材料热电性能的重要策略。通过简化的解耦电-声输运参数模型和Kane热电参数模型，系统地探讨了迁移率提升对解耦电-声输运矛盾的作用和规律。结果表明：电子热导率与晶格热导率之比是限制热电性能增幅的关键因素。如何在提升迁移率的同时有效操控电-声输运解耦，实现最优的宽温域乃至近室温热电性能，是未来热电材料在发电和制冷应用领域中的重要挑战。

CaTiO₃热电材料因具有环境友好、良好的热稳定性和成本低等优点而受到广泛关注和研究。本征CaTiO₃具有大的能带带隙，表现出不良的载流子输运性能。通过采用固相烧结结合热压烧结工艺制备了n型Dy和Nb双掺杂CaTiO₃基热电材料Ca_1-xDy_xTi_0.95Nb_0.05O₃（x=0~0.15），并对样品的组成、微观形貌、热电性能进行了表征与分析。Dy和Nb掺杂不仅可以显著增加载流子浓度，提高电输运性能，同时由于引入大的质量场和应力场波动，显著散射高频声子，体系的晶格热导率大幅度降低。由于电性能和热性能的协同优化，在1073 K时，Ca_0.85Dy_0.15Ti_0.95Nb_0.05O₃获得最大zT值约0.29，表明CaTiO₃氧化物热电材料具有很大的应用潜力。

热电材料因其能够直接将热能转化为电能而具有广泛应用的前景。尽管最近几年发现了许多新型热电材料，但能够实现大规模商业化应用的依然是碲化铋（Bi₂Te₃）基材料。目前，Bi₂Te₃基材料的平均zT值和转化效率依然有提升空间。在本工作中，采用固相法和放电等离子烧结技术制备了p型（Bi, Sb）₂Te₃（BST）热电材料，并选取Na₂S作为掺杂剂，实现了阳离子位置的低价取代，引入空穴，提升载流子浓度，优化BST基体热电材料的电导率。同时大量点缺陷增强声子散射降低材料热导率。除此之外S元素能够增强Na在BST基体中的固溶度，增强固溶强化。在300 K时0.5%（质量分数）Na₂S掺杂的BST样品电导率由纯样品的598 S/cm提升至749 S/cm，同时样品的晶格热导率在300 K时降至0.55 W/（m·K）。由于功率因子的提升和热导率的降低，0.5%（质量分数）Na₂S的BST样品在300 K的峰值zT达到1.3，较未掺杂样品提升了49.4%。由于其具有较优热电优值，在275 K的温差下单臂器件的热电转换效率达到了3%。另外，由于固溶强化掺杂样品的力学性能也得到较大提升，掺杂样品的平均硬度由纯样品的0.87 GPa提高到1.09 GPa，本工作的结果有望为其他热电材料的优化提供借鉴。

热释电材料在红外探测领域应用广泛，随着器件不断向小型化、集成化方向发展，开发兼具优异热释电性能和高退极化温度的无铅热释电材料显得尤为重要。通过组分梯度设计，向0.96NaNbO₃-0.04BaTiO₃基体材料中掺杂不同质量分数的Mn离子，系统研究了掺杂量对0.96NaNbO₃-0.04BaTiO₃陶瓷的显微结构、铁电性能、介电和热释电性能的影响。研究结果表明，当Mn掺杂为0.4%（质量分数）时，陶瓷在该组分下具有最佳热释电性能，其中热释电系数为2.11×10^-8 C·cm^-2·K^-1，电压优值因子为3.74×10^-2 m²·C^-1，且通过250 ℃高温处理5 min后，热释电系数没有明显下降，表明该组分具有非制冷红外探测应用前景。

相较于经典钙钛矿材料SrTiO₃，层状钙钛矿结构SrO（SrTiO₃）₂表现出较低的热导率和较高的热膨胀系数，在辐射热防护等军事领域具有更大的应用潜力。前期工作证明热电效应和辐射性能具有一定的联系，然而目前关于SrO（SrTiO₃）₂两种性能内在联系的报道较少。采用固相法合成了Gd/Nb共掺杂的SrO（SrTiO₃）₂陶瓷，分析了Nb掺杂浓度对其热电输运性能和红外发射率的影响，以及这些性能之间的相互关系。研究发现，少量Nb元素的掺杂显著提高材料的电导率，其中2%（摩尔分数）Nb掺杂样品的zT值在973 K时可达0.19。Nb掺杂的SrO（SrTiO₃）₂样品在8~14 μm波段表现出强吸收，其红外发射率随功率因子和zT值的增大而增大。973 K时，8~14 μm大气窗口内1%Nb掺杂样品的平均红外发射率达到最高~95%。5%Nb掺杂样品热导率达到最低~1.4 W·m^-1·K^-1。该研究为进一步优化设计兼具热电和红外性能的新型材料提供了可能性。

相较于传统块体热电器件，柔性热电薄膜器件展现出更高的集成密度、更快的响应时间和更小的体积，这使得它们在现代电子器件中具有更灵活的应用场景，充分契合当前科技发展的趋势。然而，传统的Cu₂Se薄膜制备方法在图案精确化和微型化设计方面存在一定的局限性，限制了其在高性能微型器件中的应用。喷墨打印技术则能够有效弥补这些不足，提供更为灵活的制备方案。通过探索不同的合成方法制备Cu₂Se纳米粉体，并研究其在不同溶液中的分散效果，成功开发出适用于喷墨打印的Cu₂Se墨水。这一工作为后续制备Cu₂Se热电薄膜及其温差电转换器件奠定了基础，推动了柔性热电材料在实际应用中的发展。

钠离子电池微米锡（μSn）负极材料具有比容量高、易制备和成本低等优势，同时较小的比表面积有助于减少电化学副反应。但是，μSn电极在充放电过程中会因体积膨胀导致容量快速衰减，这一问题在电极材料负载量较高的情况下尤其显著，严重限制了μSn负极材料的实际应用。为了提高μSn负极在高负载量下的循环稳定性，将硬碳（HC）与μSn颗粒混合，HC如“围栏”般限制了μSn颗粒在钠化/脱钠过程中的团聚，同时其开放结构提供的空间可有效缓解Sn的体积膨胀。结果表明：在5.5 mg/cm²的高负载量下，μSn/HC复合材料经过200次循环后容量保持率高达93.3%，远超纯μSn电极40%的容量保持率。此外，μSn₃₀HC₇₀||Na₃V₂（PO₄）₃全电池在0.2 C条件下展现出104 mA·h/g的容量，能量密度达到186 W·h/kg，在0.5 C条件下循环100圈后容量保持率为88%，且在6 C的高倍率下性能依然稳定。本工作可为高负载量μSn电极材料的开发提供新策略，提升了循环稳定性和倍率性能，推进了其在钠离子电池中的商业化应用进程。

电致应变材料被广泛用于驱动器和切削刀具、镜头等器件的控制方面，精确的应变与电场的关系具有十分重要的实际意义。采用激光测微位移仪测量了电致伸缩应变与施加电场的关系，通过热力学理论得到了电场与电致伸缩应变的解析关系。得到在低电场下应变与电场的平方成正比，在较高的电场下应变与电场的2/3方成正比，在更高的电场下与电场的2/5方成正比。运用此关系，对弛豫型铁电体陶瓷、弛豫型铁电聚合物的应变与电场的关系进行了拟合，发现上述解析关系均成立。通过成分调节，材料的应变和转变电场可以通过应变-电场的解析关系进行设计。

介电响应是铁电材料的重要物理性质之一，然而，铁电多畴结构的高频介电响应尚不明确。通过使用基于第一性原理的有效哈密顿量方法，研究了（Ba_0.8，Sr_0.2）TiO₃（BST_0.8）薄膜在1.55%面内拉伸应变下单畴结构和包含180°和90°畴壁的多畴结构的介电响应。动力学研究表明180°和90°畴壁都是稳定的，并表现出类似的动力学自发振荡。单畴结构的介电响应谐振峰主要出现在太赫兹范围内，改变外部电场的大小可以操纵BST_0.8中单畴结构介电响应的谐振峰频率。多畴结构的畴壁运动在低频的介电响应中占主导地位，并且180°和90°畴壁都具有一个与畴壁谐振有关的低频模式。本工作对BST_0.8单畴和多畴介电响应的研究结果对微波介质陶瓷的应用有推动作用。

电子工业发展使多层陶瓷电容器的需求大增，为降低成本，适用于贱金属电极的介质陶瓷成为研究热点。选择MnO₂掺杂0.95BaTiO₃-0.05BiCoO₃陶瓷，经调整掺杂比例，其抗还原与介电性能大幅提升。结果表明：还原气氛下Mn离子变价使晶胞体积膨胀，形成不均匀结构使Curie峰分裂并展宽，介温稳定性提高，x=0.5时性能最佳，ε（25 ℃）=2354，tanδ=0.007 5，稳定性符合X8R。同时，元素变价的过程有助于降低电子浓度，电阻率提高至1.84×10¹³ Ω·cm，最大耐压达到210 kV/cm。热激励退极化漏电流测试表明Co、Mn结合氧空位形成缺陷偶极，进一步增强抗还原性能。

水泥行业CO₂排放量居高不下，开发低钙固碳胶凝材料已成为全球研究热点之一。以天然硅灰石（CS）为原材料，通过煅烧活化制备了一种以纤维状介稳态硅灰石（α-CS）为主的高碳化活性固碳胶凝材料。系统研究了煅烧温度、煅烧时间、冷却制度对该材料的物相组成、微观结构、碳化硬化性能、CO₂封存能力等的影响。研究发现，1200 ℃的煅烧温度能够使得天然硅灰石中的Para-CS和β-CS转变为具有更高碳化活性的α-CS，α-CS的含量可达68.58%，60 min的煅烧时间确保了天然硅灰石发生充分转变且保留其独特的纤维状结构特征，而淬水冷却则保留了更多的晶体缺陷，进一步提升碳化活性。煅烧活化后，固碳胶凝材料的抗压强度、抗折强度以及CO₂吸收量分别提升1333%、680%和92%，达到80.11、9.13 MPa和14.15%。通过优化煅烧活化工艺可显著提升天然硅灰石的碳化活性，为开发高性能固碳胶凝材料提供了新思路，对降低水泥行业CO₂排放具有重要意义。

热障涂层是高温下具有良好隔热性能的陶瓷涂层，在航空发动机和燃气轮机高温防护方面有重要应用。大气中的硅酸盐沙尘（CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂，CMAS）在熔化状态时对热障涂层有较强的腐蚀作用，是影响发动机安全运行的一个重要因素。采用大气等离子喷涂方法制备氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）涂层，通过磁控溅射在YSZ表面分别沉积Al和TiAl膜并原位氧化生成Al₂O₃和TiO₂-Al₂O₃，研究Ti和Al对YSZ抗CMAS腐蚀性能的协同作用。研究表明，Ti能显著加快CMAS与Al₂O₃反应生成钙长石和尖晶石等高熔点产物，并促进腐蚀产物结晶，能有效阻碍熔融CMAS向YSZ涂层内部渗透。分析了TiO₂-Al₂O₃-YSZ抗CMAS腐蚀机理，为YSZ抗CMAS腐蚀技术提供新的思路。

Ag₁₀Si₄O₁₃因具备适配可见光响应的能带结构和促进光生载流子分离的内建电场而成为备受关注的新型光催化剂之一。但光催化使役过程中，Ag₁₀Si₄O₁₃中Ag⁺易被光电子还原而累积Ag单质，影响光催化体系循环稳定性。氧化石墨烯（GO）能有效转移光生电子，而无定形SiO₂可抑制离子扩散浸出，有望减缓Ag₁₀Si₄O₁₃的光还原。本工作基于溶胶-凝胶体系制备不同无定形SiO₂添加量的x% SiO₂/Ag₁₀Si₄O₁₃/GO（SAG）复合材料，探究无定形SiO₂添加量对晶体结构、形貌及光电化学性能的影响机制；继而以亚甲基蓝（MB）为目标物研究无定形SiO₂添加量对暗光吸附性能、可见光下光催化活性和循环降解稳定性的影响。结果表明：无定形SiO₂的引入可大幅提升Ag₁₀Si₄O₁₃/GO基底的抗光还原能力，拓宽光响应范围、提升对MB的吸附性能；但无定形SiO₂会一定程度抑制光生载流子的迁移，加速光生电子-空穴对的复合，因此复合体系光催化降解效率随引入量SiO₂增加呈现先增后降趋势，其中1%（质量分数）SiO₂/Ag₁₀Si₄O₁₃/GO（样品SAG-1）可见光条件下下40 min降解率可达99%并展现了良好的循环稳定性，5次循环之后材料晶体结构趋于稳定，降解率仍能达到97%。

随着集成电路技术的不断进步，高性能芯片的散热问题成为制约其稳定性与效率的关键瓶颈。热电制冷技术基于Peltier效应，通过精准温度控制和高效热量传递，已展现出巨大的应用潜力。本文从热电制冷的原理出发，系统综述了近室温热电材料的性能提升策略与芯片热管理中的集成应用。重点探讨了多级结构设计、柔性薄膜器件以及与其他冷却技术的集成优化，同时分析了技术发展面临的挑战与改进方向。展望未来，热电制冷将在新型材料研发、集成优化及多功能应用中发挥更大作用，为高性能电子设备提供高效可靠的热管理解决方案。

为了推动热电器件的柔性化及其在可穿戴设备中的应用，需要深入认识热电器件的关键性能、界面因素以及柔性稳定性指标在柔性热电器件中的重要影响。本文系统回顾了已有相关研究，柔性衬底器件是一种输出性能优异的典型形式，通过柔性设计可初步具备柔性；低维化柔性器件在热流方向和柔性优化方面的研究进展；而纤维热电器件通过独特纺织架构优化热电效率，并且保持了高度柔性的优势。柔性热电器件在制备与设计优化过程中仍需重点关注柔性稳定性与输出性能的协同提升。本文将为柔性热电器件的制备及设计优化提供有益的参考与指导。

铝金属电池因铝负极具有成本低、理论容量高、资源可及和氧化还原电位较负的优势，具有低成本、高安全和潜在高比能的优势，在大规模储能领域展现出广阔的应用前景。然而，铝离子极高的电荷密度和铝负极的高活性使得实现高可逆、长寿命的铝金属负极依然面临诸多瓶颈。本文系统回顾了铝金属电池的发展历程，总结并分析了不同电解液（水系、离子液体和有机）体系中铝金属负极所面临的挑战和改性策略。最后对高可逆、长寿命铝金属负极的构建和新型高性能可充电铝金属电池的未来研究方向进行了展望。

固态钠电池具有高能量密度、高安全性和低成本等优势，是未来储能的发展目标。作为全固态钠电池的关键组成部分，固态电解质的电化学性质决定了固态钠电池的性能。复合固态电解质（CSE）兼具固态聚合物电解质的柔韧性和无机固态电解质的高离子电导率，展现出强大的应用潜力。本文总结了复合固态电解质中聚合物、聚合物与无机填料之间的界面、以及无机填料区域的离子传输性能，阐述了无机填料的种类、特征参数和表面改性策略对CSE性能的影响。同时，本文总结了CSE与正负极之间的界面问题及相应的改性策略。最后，对固态钠电池中复合固态电解质的未来发展进行了展望。

基于稀土离子独特的能级结构和其发射荧光随温度变化的特性，稀土发光测温技术得以发展，并因其响应速度快、灵敏度高和能够在各种严苛环境中适用等优点而受到研究者的广泛关注。其中，稀土发光强度测温技术的研究最为广泛。该技术按实现方式可以分为单能级发光强度测温技术和发光强度比测温技术2类。后者进一步细分为热耦合能级发光强度比测温技术和非热耦合能级发光强度比测温技术。综述了这些测温技术的原理、各自的优缺点、代表性研究成果及应用实例。最后，从测温性能和应用领域2个角度出发，指出了当前面临的挑战，并对未来的发展方向进行了展望。

近年来，室温钠硫（RT Na-S）电池因具有能量密度高、原材料丰富等优势，受到了广泛的关注。然而，RT Na-S电池的实际应用面临着硫正极多硫化钠（NaPSs）的溶解穿梭及缓慢的氧化还原反应动力学等巨大挑战。为开发合适的催化剂，抑制NaPSs穿梭并加快其转化，采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了NaPSs在石墨相氮化碳（g-C₃N₄）表面的吸附行为，通过计算吸附能、电荷转移，得到了吸附在g-C₃N₄表面的不同NaPSs的构型，并通过态密度分析了g-C₃N₄与NaPSs之间的相互作用。结果表明：g-C₃N₄对NaPSs具有高的吸附能（-4.69~-2.29 eV），表现出很强的化学相互作用。g-C₃N₄表面吸附NaPSs后还会导致电子的重新排布，带隙减小，电子电导提高，有利于NaPSs还原过程中的电子转移。此外，NaPSs在g-C₃N₄表面的转化反应的决速步能垒仅为0.70 eV，表现出对NaPSs良好的催化转化作用。此工作为g-C₃N₄应用于RT Na-S电池正极催化剂提供了理论基础。

多孔硅基负极材料因其在硅脱嵌锂过程中能缓解体积膨胀的优势，在电池技术中展现出巨大的应用潜力。但在长期循环使用时，电极在脱嵌锂过程中不可避免的出现容量下降和结构被破坏等问题。随着研究的深入和技术的进步，保证多孔型电极在循环过程不发生开裂，并具有更高的比容量和倍率性能，成为了多孔型硅基负极材料的新突破口。本实验分别以葡萄糖和蔗糖为碳的前驱体进行分阶段碳化，使用预氧化的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为骨架，运用微电子打印技术构建了新型Si@PVP/葡萄糖和Si@PVP/蔗糖多孔碳骨架结构的Si@C复合电极。分析结果表明：Si@PVP/葡萄糖结构电极循环后电极表面开裂明显更小。以0.1 A·g^-1的电流密度放电，Si@PVP/葡萄糖结构电极首圈比容量为1655 mA·h·g^-1, 100圈后比容量为1095 mA·h·g^-1，可逆容量保持为97.4%；Si@PVP/蔗糖结构电极首圈比容量为1455 mA·h·g^-1, 100圈后比容量为970 mA·h·g^-1，可逆容量保持为91%。

带隙约为1.7 eV的倒置无机钙钛矿太阳电池（IPSCs）由于其元素组成和优异的光、热稳定性，有望成为下一代光伏电池的候选材料。然而，界面处较高的缺陷态密度和能级失配导致光伏性能不如具有相同带隙的有机-无机杂化太阳电池（HPSCs），而使用界面工程技术利用四丁基碘化铵（TBAI）对倒置器件的光吸收层表面进行处理有效降低了倒置器件的缺陷态密度，抑制了非辐射复合，减少了界面处的载流子积累。最终，空气环境制备的IPSCs的光电转换效率（PCE）由17.10%提升到19.76%，PCE提升约为15.56%。同时，装置的稳定性也得到提升。

为解决染料敏化太阳能电池（DSSC）液态电解质有机溶剂易挥发、稳定性差、易泄漏等问题，采用固态电解质取代液态电解质，增强DSSC的稳定性和耐用性。基于SCAPS-1D软件建立了以ZnO、PEDOT：PSS分别为电子传输层和空穴传输层、N719为光敏层的固态DSSC结构，主要研究了电池各层厚度、工作温度、串并联电阻、背接触金属类型对DSSC光电参数的影响。结果表明：随着光敏层厚度增大，电池性能显著提高，继续增加厚度时，开路电压（V_oc）、短路电流密度（J_sc）和光电转换效率（PCE）增长速率变慢，光敏层的最佳厚度为500 nm；工作温度升高，V_oc、J_sc、PCE逐渐下降，在300 K时有最高PCE为15.17%；串联电阻（R_s）和并联电阻（R_sh）对电池性能有重要影响，R_s增加对V_oc和J_sc变化较小，但PCE和填充因子（FF）显著下降，R_s应尽量小，R_sh增加对J_sc几乎无影响，V_oc和FF得到改善，PCE提高，R_sh应尽可能高；背接触金属功函数值增大，光电性能得到增强，当背接触金属为Au时PCE最高。该工作为提高固态DSSC的光电性能提供了理论指导，有助于固态DSSC的进一步发展。

X射线多层膜可实现特定波长X射线的高效反射，是获得单色X射线的一种重要元件。由于X射线的波长短，多层膜的周期厚度通常为纳米量级，高精度膜厚控制的原子层沉积（ALD）法是制备X射线多层膜的一种有效方法。对于常用的0.154 nm X射线，HfO₂/Al₂O₃是一种有效的多层膜材料组合，为进一步研究ALD法制备的HfO₂/Al₂O₃ X射线多层膜的特性，探索多层膜的应用，利用ALD法制备了周期厚度3.8 nm、周期数60的HfO₂/Al₂O₃多层膜，表征结果显示：多层膜为非晶薄膜，表面粗糙度为0.77 nm，膜层间的界面清晰，周期厚度的最大偏差为0.11 nm，多层膜的X射线（0.154 nm）最高反射率约为45%。将HfO₂/Al₂O₃多层膜应用于X射线衍射仪中，测试同一硅粉样品，测试结果显示：安装多层膜后，衍射谱的背底强度降低，且未见杂峰，展现出HfO₂/Al₂O₃多层膜的应用潜力。

煤矸石作为大宗煤基固废，其高附加值资源化利用倍受关注。以煤矸石（CG）为原料，采用简单碱溶地聚合-水热处理法制备了地质聚合物-沸石复合膜，并将其应用于水中罗丹明B（RhB）的去除。X射线衍射、Fourier转换红外光谱和X射线光电子能谱表征结果表明，成功制备了地质聚合物-沸石复合膜。该膜表面具有明显的沸石层，厚度约为52.1 μm。抗压强度结果显示沸石复合膜具有良好的自支撑强度（47.01 MPa）。同时，考察了跨膜负压、RhB初始浓度、溶液pH值对RhB去除率的影响，结果表明：在跨膜负压为-0.08 MPa、RhB初始浓度为10 mg/L、pH值为11条件下，在连续60 min内对RhB去除率可达99.11%。此外，沸石复合膜在跨膜负压为-0.08 MPa、初始浓度为10 mg/L、初始pH值条件下，循环使用6次后对RhB表现出较高的去除稳定性（94.25%），连续30 min内对阳离子染料去除率均可达99%以上。机理分析表明地质聚合物-沸石复合膜基于尺寸效应和静电效应分离RhB。地质聚合物-沸石复合膜在分离水中污染物方面具有广阔的应用前景。

钽铌酸钾晶体具有压电、铁电和光电等特性，在光电信息技术领域具有重要应用前景。针对传统高温熔体法晶体成本高、技术设备复杂和成分控制难等缺点，探讨了通过固相法实现钽铌酸钾单晶生长的可能与机制。以微量LiBiO₃为助熔剂，采用固相法制备K_1.05Ta_0.63Nb_0.37O₃（KTN）实验样品，研究了KTN陶瓷预制体向单晶体转化的现象、规律与机理。结果表明：采用固相法可以实现KTN陶瓷预制体向单晶体的转变，所得晶体肉眼可见，但尺度较小，呈细条状，KTN单晶生长模式符合二维层状堆积生长模式，呈现出有序的逐层扩展特性。进一步分析表明，所得KTN单晶具备典型的立方相钙钛矿结构，且在晶体内部，各组成元素呈现出均匀分布的状态。随着生长温度的升高，细条状KTN单晶的数量先增加随后减少，过高的生长温度使得陶瓷基体易碎。对KTN晶体的固相生长机理也进行了初步的解释。

多元稀土掺杂氧化锆是超高温热障涂层的理想候选材料之一，并且双陶瓷层热障涂层由于具有优良的综合性能而受到了广泛关注。通过设计4种不同陶瓷层厚度比［Gd₂O₃-Yb₂O₃-Y₂O₃共掺杂ZrO₂（GdYb-YSZ）：质量分数为6%~8%的Y₂O₃部分稳定ZrO₂（8YSZ）为5∶1，2∶1，1∶1，1∶2］的GdYb-YSZ/8YSZ双陶瓷层热障涂层，随后采用大气等离子喷涂技术制备了4种GdYb-YSZ/8YSZ双陶瓷层热障涂层，研究了GdYb-YSZ/8YSZ陶瓷层厚度比对热障涂层微观组织、结合强度和水淬-热震循环性能的影响，探讨了4种热障涂层在1150 ℃水淬-热震循环下的失效机理。结果显示：绝大部分GdYb-YSZ和8YSZ喷涂粉末材料都已熔化，有少部分粉末未熔或半熔化状态，导致涂层的表面由光滑组织和粗糙组织构成。GdYb-YSZ陶瓷顶层均是由c-ZrO₂相和少量m-ZrO₂相组成，GdYb-YSZ/8YSZ厚度比为5：1时的涂层的平均结合强度最大。在陶瓷层总厚度约300 μm不变的情况下，随着GdYb-YSZ陶瓷层的厚度减小，GdYb-YSZ/8YSZ涂层体系在1150 ℃的抗热震循环性能越来越好，当GdYb-YSZ/8YSZ厚度比为1：2时，水淬-热震循环达到了205次，抗热震性能最好。在1150 ℃的水淬-热震循环过程中，随着8YSZ陶瓷层厚度的增加，8YSZ涂层内的残余应力越大，微裂纹容易在8YSZ/TGO（热生长氧化物层）界面处靠近8YSZ一侧形成；加上热循环过程中TGO形成并伴随有压应力的产生，随着热循环次数的增加，TGO不断增长，涂层中的微裂纹也会进一步扩展至TGO内，降低涂层的结合力，最终导致涂层发生剥落失效。

Aldol醛酮缩合反应是形成C—C键的关键有机反应之一，在药物合成、天然产物全合成以及工业生产香染料等领域有着广泛的应用。利用水滑石的记忆效应，在进行结构重构的过程中引入过硫酸铵提供阴离子配体，成功制备出花状硫插层镁铝水滑石催化剂（MgAl-SO₄^2--LDH），并对其进行了催化Aldol醛酮反应的研究。通过扫描电子显微镜、能量色散X射线谱仪、X射线衍射和Fourier变换红外光谱仪（FT-IR）等表征手段，详细研究了MgAl-SO₄^2--LDH催化剂的形貌结构、元素分布、晶体结构和表面Brönsted酸性位。结果表明：所制备的MgAl-SO₄^2--LDH催化剂由二维片状结构组装而成的花球状结构，并富含Brönsted酸性催化位点。在丙酮和对硝基苯甲醛的Aldol缩合反应中，改性后的MgAl-SO₄^2--LDH催化缩合转化率为70.5%，且经过再生后，其催化缩合转化率仍可达到64.1%，显示出良好的催化重复性。此外，根据催化产物FT-IR的结果，提出了MgAl-SO₄^2--LDH催化剂表面的Brönsted酸性位催化缩合加成反应的机理。

高比能电池技术是实现国家“双碳”目标的重要支撑，其中硅基负极以其超高克容量被认为是下一代高比能锂离子电池负极材料的首选。由于硅基负极在循环过程中体积形变严重，导致硅材料的破裂及粉化严重、电解液在硅基材料表面形成的固态电解质膜不稳定，进而导致电池循环膨胀严重、电池循环寿命缩短等问题，使得该电池体系的实用化受到挑战。同时，人们对实际工况下硅基负极的界面演化和失效机制等关键科学问题尚缺乏深入认识。本文从硅基负极的衰减机理出发，评述了从材料结构到电解液设计的研究进展，提出在面向实用化过程中，电解液设计需要进一步明晰硅负极的衰减机理、构建新型表征方法、构筑新分子结构以提升硅负极的界面稳定性等几个方面，推动匹配硅基高比能电池电解液和电池体系的实际应用。

碳气凝胶是一种具有大比表面积和高孔隙率的优良载体材料，木质素具有环境友好、成本低廉、获取方法容易等优点，其独特的化学结构和芳香性质为制备木质素基碳气凝胶提供了路径，逐渐成为制备碳气凝胶的主流材料之一。本文主要介绍了木质素基碳气凝胶的制备过程，包括凝胶、干燥、碳化3个步骤：凝胶过程决定了交联的充分程度，是后续形成网络交联结构以及丰富孔洞的基础；干燥过程决定了孔道结构的机械性能，对后续碳化出的产物形貌有显著影响；碳化过程则决定了最终产物的形态、结构、孔径等等。描述了木质素基碳气凝胶在电子和能源存储、催化剂和催化载体、气体存储和分离以及水处理方面应用等，对木质素改性其在电池电极、传感器等未来发展提出展望。

硅酸盐涂层作为一种无机涂料，具有优异的长期防腐性能、耐热性以及耐候性。与传统的有机涂层相比，其更加绿色环保，符合环保涂料发展的新趋势。然而，纯硅酸盐涂层存在脆性大、易开裂和耐水性差等问题，限制了其在实际工程中的应用。针对上述问题，本文综述了不同材料对硅酸盐涂层改性，各材料均不同程度影响涂层的综合性能。基于空间多尺度理念，将相关改性材料按宏观、介观和微观3个尺度分类概述。宏观尺度下的改性材料包括硅溶胶、磷酸铝（AlPO₄）、磷酸氢钙（CHP）等无机材料，以及有机硅化合物、有机聚合物等有机材料；介观尺度下改性材料则包括“锌”型填料、层状填料及其它金属及其氧化物等微米级改性填料；微观尺度下改性材料主要为纳米级填料，如纳米SiO₂、纳米石墨烯基填料等。介绍了不同尺度下改性材料对硅酸盐涂层性能的影响及其改性机制，最后讨论了不同尺度改性材料在当前研究中的不足之处以及未来的发展趋势。