结合先进电子显微术和纳米压痕分析, 对低活化马氏体CLAM钢的辐照行为进行了研究。在室温下对CLAM钢进行了单一注D⁺、单一注He⁺以及先注D⁺后注He⁺三种方式的离子辐照。纳米压痕硬度结果显示, 离子辐照后的CLAM钢均产生了明显的硬化。通过对纳米压痕硬度曲线的拟合, 得到各离子辐照后的硬化率。结果表明, 注D⁺的辐照硬化程度最低, 而注He⁺与D⁺、He⁺共同辐照的硬化程度均很明显。微观结构分析表明, 沿离子注入深度方向, 辐照缺陷密度逐渐增加然后减少; 在注入深度峰值附近, 产生了数密度较多的缺陷。对于单独注入He⁺离子以及先注D⁺后注入He⁺的CLAM钢, 都产生了大量细小弥散的He泡, 并且由于离子协同效应后者出现深度较浅的泡; 单独注入D⁺的CLAM钢, 并没有出现泡。注He⁺样品中既有位错环也有He泡, 硬化效应比只有位错环的注D⁺样品明显; 而先注D⁺后注He⁺的样品, 由于注D⁺产生的缺陷在后续注He⁺时会有一定的回复, 硬化效果不是注D⁺和注He⁺的简单叠加, 体现出协同效应。

通过磁控溅射方法制备一种新型薄膜晶体管有源层材料Nb掺杂的氧化铟锌(IZO)非晶薄膜(a-INZO)。运用XRD、光致发光、Hall测试等检测方法分析INZO薄膜微观结构、缺陷状态以及电学性能。光致发光结果表明, INZO相较于Ga掺杂的IZO (IGZO)具有更低的深能级缺陷密度。Hall效应测试结果表明, 通过调节溅射过程中氧气流量可有效控制INZO薄膜载流子浓度, 使之适合于制备薄膜晶体管(TFT)器件。INZO薄膜迁移率随载流子浓度的变化规律符合渗流传导模型, 载流子浓度较低时, 迁移率随载流子浓度增加而增加; 载流子浓度较高时, 迁移率下降, 光学数据的分析表明其带尾态宽度较大, 结构更无序。提高溅射基底温度可有效提高迁移率, 但对薄膜无序度的改善并不明显。

采用阴极液相等离子体电解渗技术实现了T8碳钢表面的快速渗碳。测量了样品内部温度与外加电压的关系, 并评估了在不同电压下碳在钢中的扩散过程和等离子体放电的光谱特征。结果表明, T8碳钢在甘油水溶液中经1min渗碳处理后可得到20-30 μm厚的硬化层。在外加电压为360 V电压、样品表面温度约为650℃的条件下, 碳的扩散系数为6.7×10^-8 cm²s^-1; 在外加电压为380 V、样品表面温度约800℃的条件下, 碳的扩散系数为1.5×10^-7 cm²s^-1。气膜放电击穿产生的等离子体处于局部热平衡状态, 电子温度为5000-12000 K。等离子体区的瞬时高温为有机物的分解和碳的快速扩散提供了有利条件, 碳的扩散系数比同温度下传统固体渗碳提高了一个数量级, 扩散激活能也明显降低。

采用气雾化粉末+压制+超固相液相烧结(SLPS)工艺制备钒含量(质量分数)约为10%的高钒钢, 研究了烧结工艺对致密化行为、显微组织演变、相构成与分布和力学性能的影响规律。结果表明, 烧结温度的影响最全面, 保温时间主要影响碳化物的析出量。烧结高钒钢的基体为针状M和少量残余γ, 在基体中有VC、复合型碳化钼和碳化铬等碳化物, VC大多呈球形, 分布在晶界和晶粒内部。随着烧结温度的提高和保温时间的延长, 晶粒和碳化物逐渐粗化, 各类碳化物的析出越来越充分, 而复合型碳化物的析出对高钒钢的强度和冲击韧性有不利影响。烧结高钒钢具有优秀的综合力学性能: 硬度HRC 65-68, 冲击韧性高于6 J/cm², 抗弯强度高于1800 MPa。

以聚苯乙烯为种球、镉(II)离子为模板、安息香肟为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂, 采用种球溶胀悬浮聚合法在水相环境中制备了镉离子印迹聚合物微球(IIPs)。使用紫外光谱(UV)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)研究了模板离子与功能单体之间的最佳配比和相互作用, 用扫描电子显微镜观测了印迹聚合物的微观形貌。进行平衡和等温吸附实验研究了印迹聚合物微球的吸附性能。结果表明, 镉(II)离子与安息香肟之间有相互作用, 其最佳配比为1:2; 合成的IIPs外形规则, 分散性较好; 溶液的pH值为6时该IIPs达到最佳吸附效果, 且对镉离子有较好的结合能力, 具有较高的特异识别性, 可对水环境中的镉离子进行有效的吸附和分离。

采用溶胶-凝胶法制备石英砂负载Bi₄Ti₃O₁₂/SiO₂光催化材料, 研究负载对Bi₄Ti₃O₁₂的物理性质和光催化活性的影响。结果表明, 负载后的层状钙钛矿结构Bi₄Ti₃O₁₂包覆在非晶态石英砂球体表面, Bi₄Ti₃O₁₂中各元素的电子结合能没有发生改变。活性艳红X-3B在纯Bi₄Ti₃O₁₂和不同负载量xBi₄Ti₃O₁₂/SiO₂上的吸附率不超过3%。负载后Bi₄Ti₃O₁₂的光催化活性均有提高, 其中质量分数为50%负载量的Bi₄Ti₃O₁₂/SiO₂具有最高的活性。在Bi₄Ti₃O₁₂和质量分数为50%负载量的Bi₄Ti₃O₁₂/SiO₂上的光催化反应速率常数分别为0.021 s^-1和0.027 s^-1。

研究了界面性能对随机短云杉纤维增强聚丙烯(PP)复合材料宏观拉伸性能的影响。采用双线性内聚力模型(CZM)描述随机短云杉纤维和PP基体间非理想界面的力学行为, 建立了含非理想界面的随机短纤维增强复合材料代表性单元(RVE)的二维有限元模型, 考虑了纤维含量、长细比、随机分布和随机各向异性弹性以及PP基体弹塑性的影响; 模拟了不同纤维含量复合材料的实验拉伸应力应变曲线。结果表明, 短云杉纤维/PP基体间非理想界面刚度与复合材料有效弹性模量之间有单调递增的曲线关系, 即E-K曲线; 同一复合材料不同纤维含量的E-K曲线簇有一个临界交点。在交点右侧强界面刚度区复合材料有效模量随着纤维含量的增加而提高, 在交点左侧弱界面刚度区有效模量随着纤维含量的增加而减少。三种不同体积含量10%、20%和49%的云杉/PP复合材料的非理想界面刚度可用E-K曲线和实验测得的宏观有效弹性模量确定, 云杉/PP界面初始破坏位移和界面完全破坏位移也可根据模拟拉伸应力应变曲线确定。数值分析结果能用非理想界面刚度来解释和理解随机短植物纤维体积含量对复合材料宏观有效模量的影响。

利用TaCl₅-C₃H₆-Ar 反应体系, 用化学气相沉积法(CVD), 在高纯石墨表面制备了不同炭含量的C-TaC复相涂层。研究了室温条件下C-TaC复相涂层的摩擦学性能。采用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪等对涂层的微观组织结构及摩擦表面形貌进行了分析。研究发现: Ta的加入促使热解炭中更多sp²杂化键的形成, 促进炭基涂层的石墨化。当炭含量为86.4%(质量分数)时, 涂层结构为热解炭与TaC晶粒相结合的纳米复相结构, 此时涂层的摩擦系数最低, 为0.13, 且摩擦曲线平稳, 磨损机制主要为磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损。通过调节涂层中热解炭的含量以及晶粒大小可改善其摩擦学性能。

在乙醇溶液中使用十六硫醇(HDT)在银表面制备了自组装膜(SAMs), 用极化曲线、反射率、EPMA、AFM、XPS等方法研究了HDT SAMs对银的缓蚀效果及吸附行为。结果表明, HDT能在银表面形成不影响外观、稳定致密的SAMs, 有效抑制银的腐蚀。在浓度为0.05 mol/dm³的Na₂S溶液中, 当HDT浓度为0.1 mol/dm³时缓蚀效率达到91.7%, HDT是以阴极型为主的混合型缓蚀剂。HDT在银表面的吸附行为符合Langmuir吸附等温式, 吸附过程包括物理吸附和化学吸附。

对一种开孔泡沫铝-环氧树脂复合夹芯板进行了准静态局部压缩试验, 研究了其破坏形态和典型荷载-位移曲线, 并与传统蒙皮夹芯板进行了对比, 分析了不同复合层厚度、不同压头类型和不同边界条件对局压刚度、极限承载力及吸能量等主要性能参数的影响。结果表明开孔泡沫铝/环氧树脂复合夹芯板在局部压力作用下表现了较好的整体性、稳定性和吸能性能, 其典型荷载-位移曲线经历四个阶段: 弹性阶段、局部损伤阶段、整体损伤阶段和冲切破坏阶段。泡沫铝-环氧树脂复合层能显著提高夹芯板力学性能, 且随厚度增加有增强趋势, 球柱形压头作用下的破坏形态和力学性能与圆柱形压头和方形压头有明显区别, 简支边界条件下力学性能比固支时明显降低。与传统夹芯板相比, 这种夹芯板的刚度、强度、吸能量和整体性都有较大提高。

以单分散的苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(P(St-co-MMA))微球为载体, FeCl₃6H₂O和FeSO₄7H₂O为前驱体, 用反相共沉淀法制备了Fe₃O₄/P(St-co-MMA)微纳米原位复合物。使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)以及氮吸附/脱附等温线等手段对Fe₃O₄/P(St-co-MMA) 的形貌、结构、磁性能、孔径、孔体积和比表面积进行了表征。结果表明, 纳米级Fe₃O₄已经成功地负载在微米级P(St-co-MMA) 的表面。在制备的Fe₃O₄/P(St-co-MMA) 微纳米复合物中有介孔, 其平均孔径、孔体积和比表面积分别为15.41 nm、0.15953 cm³/g和32.82 m²/g。Fe₃O₄/P(St-co-MMA) 微纳米复合物具有超顺磁性和较好的磁响应性, 能满足固液相磁分离的要求。

采用电化学湿法刻蚀制备了P型多孔硅, 通过改变HCl溶液浓度来调整刻蚀液中的氢离子浓度。制备出的多孔硅孔径相同, 孔深随着氢离子浓度的提高呈线性增大直至恒定。基于电流突发模型阐述了结构参数的变化: 孔径的形成开始于刻蚀的初始阶段, 空穴主导了初始阶段的腐蚀, 空穴的迁移与消耗过程就是孔径扩张和孔壁形成的过程, 该过程与硅片本身的性能密切相关, 与氢离子浓度无关, 故孔径基本恒定; 氢离子浓度的提高加快氢的置换反应直至平衡, 从而使反应总速率提高直至恒定, 因此孔深先线性增大然后保持恒定; Si-H含量在一定范围内与孔深的变化吻合呈现上升趋势, 且键合形式以Si-H₂为主。