硅硼碳氮陶瓷（SiBCN）具有优异的抗氧化性能，在高温吸波材料领域具有广泛的应用前景。然而，纯SiBCN陶瓷中介电损耗相较少，导致其对电磁波的衰减能力较弱。为使SiBCN陶瓷能够在低温热处理后具有较好的电磁波吸收性能，本工作提出了一种简单的方法调控SiBCN的物相和显微结构以增强陶瓷对电磁波的吸收性能。实验结果表明，通过在SiBCN前驱体中掺杂纳米Ti粉，使SiBCN陶瓷在1000 ℃热处理后形成多孔结构并生成TiC、碳纳米管和晶体碳等介电损耗相，提高了陶瓷对电磁波的衰减能力。当掺杂质量分数为10%纳米Ti时，SiBCN陶瓷在频率为6.24 GHz时实现了最低反射损耗为-44.5 dB，有效衰减带宽达到了3.43 GHz。这项研究为低温制备SiBCN陶瓷电磁波吸收材料提供了一种简便可行的方法。

高温振动传感器是航空航天、核能开发等领域核心装备健康检测不可或缺的关键器件，满足其使用要求的压电陶瓷除需具备高压电性能与高居里温度（T_C）外，还应兼具高绝缘电阻率（ρ）和高时间常数（τ）以增强高温服役稳定性。BiScO₃-PbTiO₃（BS-PT）体系因高居里温度和高压电性能而备受关注，然而，其高温绝缘特性较差，难以用于高温振动传感器。锰掺杂是常用的压电陶瓷改性手段，以往对Mn掺杂BS-PT的研究在Mn离子价态分布和取代位置上尚存争议，且缺乏以高温振动传感器应用为导向的多参数协同研究。本工作采用传统固相法制备系列MnO₂掺杂BS-PT陶瓷，旨在厘清缺陷化学机制并获取满足高温振动传感器用压电陶瓷组分。通过X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜的协同分析，证实Mn元素以Mn²⁺和Mn³⁺价态共存，且主要取代钙钛矿结构B位Sc³⁺。相对于Mn³⁺等价取代，Mn²⁺异价取代形成的缺陷偶极子发挥显著的硬性掺杂作用，有效限制自由氧空位移动，结合与掺杂关联的晶界效应，在Mn掺杂固溶限处的BS-PT组分获得优异的压电性能，T_C为441 ℃，350 ℃压电电压常数g₃₃为0.012 V·m/N，同时高温绝缘特性优异，ρ_350℃保持10⁹ Ω·cm，τ_350℃从0.006 s提升至0.072 s。本工作阐明的缺陷化学机制及优化的综合性能，对高温振动传感器的应用具有重要价值。

传统自供电紫外光探测器通常基于p-n结或肖特基结界面效应设计，然而由于光生电子和空穴无法有效分离，其响应度和探测率往往较低。与半导体材料不同，铁电材料通常拥有起源于自身大剩余极化强度且能贯穿整体的高退极化电场，因此可实现光生电子与空穴有效分离。基于此，本工作通过溶胶-凝胶工艺精准调控锆钛比例，制备出了不同锆钛比的Pb（Zr_xTi_1-x）O₃（PZT）铁电薄膜和光电性能优异的Au/PZT/FTO自驱动紫外光电探测器，并系统研究了组分对薄膜晶体结构、表面形貌、铁电性能及器件光电响应特性的影响规律。微结构测试表明：不同锆钛比的PZT薄膜均拥有优良的结晶质量和纯的钙钛矿相结构，且薄膜表面平整致密。铁电性能测试揭示：所有组分的PZT薄膜均展现出了良好的铁电性（退极化电场）且最大剩余极化强度高达32.1 μC/cm²。光电测试结果发现：当锆钛比为0.52∶0.48时，器件的光电性能最为优异，在320 nm紫外光间歇照射下表现出稳定且可重复的光电流响应，且在-2 V电压极化下，器件的响应度和探测率均显著提升。

冷烧结技术可在远低于传统烧结温度的条件下实现陶瓷致密化，但对低溶解性材料的适用性与相变机制仍缺乏系统研究。本工作以介孔无定形二氧化硅为对象，围绕“非晶-晶体相变的触发机制”这一关键科学问题，系统揭示了辅助液相碱性、烧结温度与压力对α-石英相形成的协同调控规律。结果表明，强碱性溶液（NaOH浓度≥3 mol/L）可通过促进硅氧网络“溶解-再沉积”过程，显著降低相变活化能，实现非晶SiO₂在300 ℃、500 MPa条件下完全转变为α-石英单一相；而中性或弱碱性辅助液相仅能诱导颗粒压实，难以使相变完成。进一步研究表明，相变临界条件为250 ℃与200 MPa，且相变程度随烧结温度与压力提高而加深。在强碱辅助下获得的致密α-石英陶瓷，其相对密度超过95%，硬度、模量及断裂韧性较非晶态分别提升30%、40%和110%。本工作提出一种通过调控辅助液相碱性强弱以精确诱导非晶-晶体转变的策略，为低溶解性陶瓷的低温制备及相工程调控提供了新思路与理论依据。

钛合金耐磨涂层的设计与制备对于提升其耐磨性能及延长服役寿命具有重要意义。本工作提出采用微弧氧化一步法在Ti-6Al-4V表面诱导MoS₂纳米颗粒沉积，形成TiO₂/MoS₂复合涂层，并探讨了不同微弧氧化处理电压对TiO₂/MoS₂复合涂层成分、微观结构以及摩擦性能的影响。结果表明，当施加500 V微弧氧化处理电压时，涂层摩擦系数为0.2，相较基体降低69.2%，涂层中MoS₂在摩擦副与涂层的相互作用下形成含MoS₂自润滑薄膜，表现出良好的减摩性能。

SiC_f/SiC陶瓷基复合材料凭借其优异的高温性能成为航空发动机燃烧室的核心结构材料，且其作为静部件时的密封性能直接影响发动机的长期稳定运行与服役寿命。然而，SiC_f/SiC复合材料在燃气环境中易受水氧侵蚀，这为开发兼具气路密封与耐腐蚀特性的可磨耗／环境障复合涂层设计带来了关键技术挑战。本文系统阐述了可磨耗／环境障复合涂层在典型材料体系、结构调控策略及多工况性能评价机制方面的最新研究进展，并展望了该领域的未来发展趋势。最后，总结了当前可磨耗／环境障复合涂层在高温稳定性及服役可靠性等方面面临的主要挑战，为相关研究提供理论参考与技术方向。

ZrB₂基复相陶瓷是具代表性的超高温陶瓷（UHTC），其服役温度远高于烧结温度，需较多SiC助烧致密并提升抗氧化性能。21世纪初发现过渡金属碳化物（MC）是更好的助剂，既有效除氧还能提升高温强度；近10年来作者们聚焦于MC对UHTC复相微结构的调控行为，揭示高黏滞度液相的复相反应烧结机理，并探究了复相协同固溶规律及其构效关系。定量微结构研究发现，硼碳基烧结熔体主导了ZrB₂基陶瓷的反应烧结与复相致密，调制了固溶微结构的多层级演变过程：MC助剂经熔体转化为ZrC晶界相，与硼化物主相的交换反应主导了复相关系；熔体作为过渡液相协助主相中M两级固溶并形成普遍性的“核−周”结构，在烧结后期才析出ZrC次相以及更高的M固溶度。反应熔体对复相多级固溶结构的调控，与硅基陶瓷的相变微结构及其“溶解-再析出”液相烧结过程相似，也在晶界残留较多硅酸盐熔体及玻璃相。与单相MB₂、MC高熵陶瓷相比，M^ⅠB₂−M^ⅡC复相UHTC及其多层级固溶微结构有更多可调控路径，可更好优化并综合发展UHTC的服役性能：一是固溶分相共格界面及其相互关联的位错网络化设计，可进一步提升高温强度，其相界、晶界及溶质偏聚可更为精准调控多尺度复相共格结构；二是高温下晶界相与熔体的协同演化规律及复相调控研究，可在未来发展复相多级固溶焓所主导的多元UHTC陶瓷共格结构，即复相陶瓷基因组、多层级复相结构的构效关系。

连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（简称SiC_f/SiC复合材料）由于其优异高温性能已成为高推重比航空发动机首选高温轻质热结构材料，但其高温抗氧化腐蚀性能较差限制了长寿命使用。本文综述了SiC_f/SiC复合材料中引入自愈合组元、网络中间体氧化物以及稀土硅酸盐组元等进行基体改性的研究进展，系统分析了不同改性组元提升其抗氧化腐蚀性能的改性机理与改性工艺，对存在问题及未来发展方向进行了展望。

基于铅卤量子点的高缺陷容忍度、高激子发光效率、发光波长可调、色域广等特性，以该量子点为主体的发光二极管（LED）飞速发展，并因其可在低电压下以高效率和低成本溶液工艺制备等优点受到广泛关注与研究。将铅卤量子点LED与有源驱动薄膜晶体管阵列背板集成制备广色域、高分辨、高效率、快响应的主动发光显示芯片，是下一代新型显示技术的重要发展方向。对于大比表面积的量子点而言，调控表面结构与配体是提升其光电性能的关键。本文重点梳理并总结了近年来铅卤量子点表面原子重构与有机配体锚定的策略方向，展示、分析了铅卤量子点应用于有源驱动显示芯片的代表性成果，并对其未来发展方向进行了展望。

法拉第效应是指线偏振光穿过磁性材料后，转变为偏振面绕光的传播矢量发生旋转的椭圆偏振光的现象。偏振面的旋转角度——法拉第旋转角（θ）是衡量磁性材料能否应用于电流传感器、磁场传感器、光隔离器及光环行器等器件的关键参数。富含稀土离子的氧化物玻璃具有显著的法拉第效应，尤其在可见光至紫外光波段表现突出，且其磁化强度低于钇铁石榴石（Y₃Fe₅O₁₂）等铁磁或亚铁磁氧化物晶体（这类晶体已被有效用作光通信领域的光隔离器）。但在可见光至紫外光波段，这类玻璃的透光率显著优于铁基氧化物晶体，而透光率与法拉第旋转角（θ）对材料的实际应用同等重要。本文综述了高法拉第旋转角（θ）氧化物玻璃的最新研究进展，重点关注含稀土元素的相关材料体系，如具有反常铁磁性的氧化铕基非晶氧化物，以及通过无容器工艺制备的富含顺磁性三价铽离子（Tb³⁺）的氧化物玻璃。

高速通信技术的飞速发展，现已实现4K视频直播、远程实时手术、人工智能、物联网、虚拟现实、云服务及社交媒体的广泛应用。数字技术的进一步发展，无疑需要光纤通信领域的创新性解决方案，这一需求的核心驱动力是对更高传输速率的迫切追求。多波段波长传输技术被视为实现该目标的最具潜力途径之一，该技术可充分利用标准单模光纤中从O波段到U波段的全波段低损耗区间，使光通信系统的带宽提升数倍。掺铋光纤凭借其优异的增益特性与噪声系数表现，成为光放大器的独特介质，是多波段传输技术成功落地的核心器件。尽管掺铋材料的研发已历经20余年，但其相关研究热度仍持续攀升。本文综述阐述了掺铋光学材料（涵盖晶体、陶瓷、玻璃及光纤）新型结构的研发现状与趋势，同时介绍了这类材料的创新制备方法；分析了提升掺铋材料性能的独特技术路径，展示了不同光谱波段下掺铋光纤放大器的代表性研究成果，并归纳了其他研究团队的重要发现。

韩国的下游玻璃产业与其他非亚洲国家存在显著区别，其半导体和显示面板产业与玻璃材料供应链的关联更为紧密。本文介绍了这类应用的2个典型案例，即用于柔性智能手机盖板的超薄玻璃，以及用于高性能半导体封装的玻璃核心基板与玻璃中介层。上述特定应用需要配套的尖端功能玻璃后处理技术，这类技术的研发主要由产业界与学术界合作推动。本文聚焦韩国高校主导开展的、与玻璃材料直接或间接相关的应用型研究工作，引入了4个不同的研究方向：1）玻璃形成体系的热力学数据库；2）铸钢用保护渣体系；3）掺杂量子点和／或钙钛矿纳米晶体的玻璃；4）用于热成像的硫系玻璃。针对每个研究方向，本文均结合其基本概念与未来发展前景，阐述了相关领域的最新研究进展。

近年来，随着电磁波技术的应用，电磁污染日益加剧，吸波材料受到广泛关注。本工作以农业废弃物—椰壳为原料，利用碳酸钙（CaCO₃）和氢氧化钾（KOH）的协同造孔能力，经过简单一步炭化法制备了具有丰富孔隙结构和良好吸波性能的椰壳多孔碳（CSPC）。碳酸钙在高温下分解为氧化钙，作为硬模板，构筑出丰富的孔道结构，氢氧化钾的活化作用进一步增强微孔和介孔的形成。探讨了双活化剂比例对多孔碳结构和性能的影响，结果显示，活化剂（CaCO₃∶KOH）比例为1∶1条件下，700 ℃炭化2 h制备的多孔碳CSPC-1的比表面积为1 089.185 m²/g，有丰富发达的孔隙结构，当样品厚度为5 mm、测试频率为5.12 GHz时，反射损耗最小值（RL_min）为-45.79 dB，表现出优异的吸波效果。采用简单一步活化炭化法成功制备了性能良好的吸波材料，为高性能吸波材料的制备提供了理论指导，也为椰壳等农副产品的高附加值利用提供了新的思路。

采用大气等离子喷涂（APS）技术制备了Yb₂Si₂O₇（YbDS）/Si环境障涂层（EBCs），引入紫外皮秒超短脉冲激光对YbDS涂层进行表面处理釉化，并通过氧化钙-氧化镁-氧化铝-硅酸盐（CMAS）腐蚀实验研究了涂层的耐腐蚀性能和腐蚀损伤机理。通过调控激光功率与扫描速率，设置4组不同参数，分别得到了L1、L2、L3和L4四种改性釉化层。对改性前后涂层的物相组成与微观结构进行表征，结果表明，改性层转变为一层均匀致密的釉化层，显著减少了涂层表面的缺陷，同时釉化层中的Yb₂Si₂O₇相完全转变为Yb₂SiO₅相。对比不同处理参数后发现，L2涂层在结构致密性与缺陷控制方面表现最优，其粗糙度仅有1.82 μm，孔隙率约为4.42%，具有最佳的耐CMAS腐蚀潜力。经过120 h的CMAS腐蚀实验后，L2涂层的腐蚀深度仅为YbDS的50%。进一步研究发现：激光表面处理形成的致密釉化层在高温腐蚀过程中起到了有效的物理隔绝作用；釉化层中Yb₂SiO₅相与CMAS反应生成致密的Ca₂Yb₈（SiO₄）₆O₂（磷灰石相）反应层，进一步阻碍CMAS的渗透；激光釉化后显著提高了涂层的接触角，使得CMAS熔盐有利于被高速气流冲刷带走，降低了涂层被CMAS腐蚀的风险。

研究了一种胺法捕捉CO₂的中间产物-二乙醇胺捕碳吸收液（DEAC）对水泥早期水化过程与水泥砂浆力学性能的影响，通过水化热、X射线衍射、热重和压汞测试分析了DEAC作用下水泥的水化与碳酸化协同机制。结果表明：通过DEAC引入0.1 %DEA和0.02%CO₂（D0.1%C0.02%）有利于提高水泥砂浆1、3 d和7 d的抗折、抗压强度，但引入1.0%DEA和0.22%CO₂（D1.0%C0.22%），水泥砂浆的1 d强度受到显著抑制。D0.1%C0.02%与水泥矿物溶出的Ca²⁺反应生成CaCO₃，促进水泥水化，细化水泥硬化浆体的孔隙，实现水泥的水化与碳酸化协同增强。D1.0%C0.22%延缓1 d内水泥水化，表现为抑制硅相水化、延长诱导期，是降低早期强度的主要原因。研究结果为CO₂的低能耗捕集与高效利用提供新思路。

本工作以粉煤灰为主原料，辅以市政污泥、炉渣和水泥制备陶粒，用于水体中磷的去除。通过单因素和正交实验优化制备条件，结合等温与动力学模型及SEM、XRD、XPS等手段，分析吸附性能与机理。结果表明，实验条件为原料（粉煤灰、市政污泥、炉渣、水泥）质量比7.0^∶3.0^∶2.0^∶1.2、600 ℃预热5 min、1050 ℃烧结5 min、升温速率5 ℃/min时，陶粒对磷吸附率达90.77%。Sips模型与拟一级动力学模型拟合效果最佳，表明吸附为表面非均匀过程。表征显示陶粒表面粗糙、比表面积大，主要晶体为莫来石和钙长石，Ca、Mg等组分与磷酸盐反应生成Ca₅（PO₄）₃（OH）、CaHPO₄·2H₂O和Mg₃（PO₄）₂，实现物理吸附与化学沉淀协同除磷。

影响硅酸盐水泥早期放热特性的主要熟料矿物是铝酸三钙（C₃A）。为了深入研究可降低混凝土开裂风险的混凝土水化温升抑制剂的作用机理，探讨了混凝土水化温升抑制剂的主要功能成分环糊精对C₃A-石膏体系水化过程的影响。测量了不同环糊精掺量的C₃A-石膏浆体的水化放热曲线。使用定量X射线衍射法对水化产物进行原位分析。使用扫描电子显微镜和三维白光干涉表面形貌仪观察经不同溶液侵蚀的C₃A颗粒表面形态。结果表明：环糊精能够促进C₃A的初始反应，将C₃A发生二次水化开始时间提前。随着环糊精掺量的增加，C₃A和石膏在水化第一阶段的消耗量持续增长，石膏耗尽的时间也逐步前移。在C₃A的二次水化阶段，环糊精可降低其反应速率，延长反应持续时间，放热量基本不变。环糊精的存在能够促进C₃A在硫酸钙溶液中溶解，在C₃A颗粒表面生成更多更深的蚀坑，加速C₃A的水化反应。此外，环糊精的存在可使生成的钙矾石的形貌由针状向粗棒状转变，同时会抑制钙矾石向AFm的转变。

以质子为传导离子的可逆固体氧化物燃料电池朝着低温化方向的发展对其空气极材料提出了新的要求，同时具有质子、氧离子和电子传导的混合离子导体材料表现出了良好的发展潜力。目前，混合离子导体中与质子相关的各项参数如浓度、扩散速率、表面交换速率的测量仍然存在诸多问题和挑战。本文系统性地讨论了利用热重方法和电导弛豫方法测量混合离子导体中质子相关参数的原理和进展，给出了质子扩散速率等热力学参数。同时分析了具有三重传导的混合离子导体中质子、氧离子和电子在浓度上的耦合关系，最后讨论了由于氧离子和质子在扩散速率上存在巨大差异导致的双重扩散现象。针对未来采用原位光谱，中子衍射和计算方法对混合离子导体中质子输运过程进行了模拟分析。

混凝是水处理工艺流程中的一个重要组成部分。作为混凝技术的关键环节，混凝剂的发展与应用一直是行业关注的核心问题。为应对复杂水质的挑战并提升混凝处理的效能，钛盐混凝剂正从单一组分向复合化方向发展。本文系统综述了复合钛盐混凝剂的制备方法、分类及其在水处理领域的应用研究进展。制备方面，重点介绍了慢速滴碱法、电渗析法、分步聚合／共聚法及溶胶-凝胶法的原理与优劣。分类及应用方面，详细阐述了钛盐-金属盐、钛盐-硅酸盐及钛盐-有机高分子三大类复合混凝剂的特性、协同作用机理及对各类污染物的去除效能。结果表明，借助复合化策略引入不同组分，可有效克服单体钛盐混凝剂不易储存、混凝效能受pH值波动大等缺陷，显著提升混凝性能、絮体特性及适用范围。最后，本文展望了复合钛盐混凝剂在实际水体适用性、绿色合成及生态安全性等方面的发展，为其规模化应用与进一步研究提供参考。

为实现2050年的碳中和愿景，现在急需去发展那些既高效又成本低的绿色制氢技术，本文对高温固体氧化物电解池（SOEC）技术进行了系统的评估，且把其大规模应用的关键瓶颈和路径进行了梳理，把SOEC跟碱性、质子交换膜电解槽的技术经济性进行了对比，阐明了它的高温运行所带来的热力学以及动力学上的优势；重点评述了电极材料和电解质在高温、高水汽分压环境下的衰减机制以及相应的改进策略；分析SOEC跟风能、太阳能以及工业余热等波动性可再生能源的耦合方式，还有系统集成当中面临的挑战。分析结果显示，SOEC的制氢效率以及单位能耗都显著优于传统路线，要实现其商业化，核心在于把电堆寿命从现在的不足10⁴ h提升到5×10⁴ h，凭借材料创新和系统优化，把平准化制氢成本控制在1.5美元／kg以下，SOEC在未来绿氢供给体系当中是极具潜力的技术方案，它的成功规模化主要依赖在材料长寿命、系统高效集成以及跟可再生能源灵活耦合这三个方面取得持续的突破。

固体氧化物电池（SOCs）是目前广泛认为的最高效且清洁的能源技术之一，在固体氧化物电解池（SOEC）模式下，它可将太阳能与风能产生的可再生能源转化为氢气等燃料的化学能；而在固体氧化物燃料电池（SOFC）模式下，则能将氢气和甲烷等蕴含的化学能转化为电能。SOCs是至少包括阳极、阴极、电解质以及互连体组成的多层结构，各层具有不同微观结构、电学及电化学性能。由于电解质层的离子电导率会随运行温度降低而大幅下降，尤其是当电解质层较厚时电池阻抗增加显著，所以早期SOCs的运行温度在900 ℃以上。降低SOCs运行温度可以大幅降低制造成本、材料成本和延缓性能衰退，但这也给电池制造带来了重大挑战，特别是制造具有高离子电导率的薄而致密的电解质薄膜。本文回顾和总结了近些年来SOCs薄膜制备相关工作对后续制备工艺研究的指导性意义，分类总结了SOCs的薄电解质膜、电极层及防护涂层的各种薄膜制备技术，讨论了各类薄膜制备技术的重要工艺参数和规模化生产适用性和经济可行性。

本文综述了近10年来碱式硫酸镁水泥（BMSC）基材料耐久性研究取得的主要进展，包括BMSC基材料的耐水性、抗碳化与抗海水、盐卤腐蚀和抗冻融性能及其影响因素、内部钢筋锈蚀及其力学性能的演变规律、沈阳自然暴露869 d后的BMSC构件力学性能，并对BMSC耐久性进行机理分析，建立恶劣环境下BMSC基材料的耐久性能与材料组成、微观结构之间的联系；对BMSC基材料应用进行展望，发现其适用于海洋、西部盐渍土、青藏高原等建养环境恶劣的地区；最后对其耐久性研究面临的问题进行讨论。