合成了以羧甲基纤维素钠(CMC)为主接枝丙烯酰胺的环保固沙剂, 研究了羧甲基纤维素钠与丙烯酰胺的投料比、引发剂浓度、反应时间、反应温度以及初始pH等因素对其性能的影响。结果表明, 随着羧甲基纤维素钠与丙烯酰胺投料比的增加, 固化层(固沙剂使用后沙土表面所形成的粘结层)的厚度和保水性逐渐增加, 强度和耐水性先增加后降低, 投料比为2 : 1时强度和耐水性最佳, 厚度和保水性达到平衡；随着引发剂浓度增大, 固化层的厚度、强度及耐水性先增大后减少, 保水性逐渐增加,
0.15 g/L时厚度、强度和耐水性最佳, 保水性能达到平衡。固沙剂主体CMC的纤维素长链结构使其具备良好的粘结性和成膜性能, 丙烯酰胺中的强亲水性集团氨基的氢键作用使其具有优良的保水吸水性能, 链上的羰基可与沙土中的无机离子发生络合反应, 提高粘结性能和成膜性能。

进行变形速率可控的单向拉伸试验, 研究了变形织构与滑移和孪生等协调变形机理对AZ31镁合金综合性能的影响。结果表明: 在沿挤压方向拉伸过程中, 变形织构使{0002}晶面Schmid因子较低, 基面滑移难以开动, 屈服强度高。在沿45^o拉伸过程中, 变形织构使柱面取向晶粒处于发生{0002}滑移的最佳位置, 基面取向晶粒的棱柱面滑移也处于最佳位置, 屈服强度低而延伸率高。沿横向拉伸的力学性能主要受孪晶影响, 由于大量孪晶诱发裂纹, 延伸率最低。试样在45^o和横向拉伸时产生的大量拉伸孪晶, 是出现{0002}双峰织构的诱因。

通过激光加工在MB8镁合金表面构造具有规则结构的纹理, 再制备1H, 1H, 2H, 2H--全氟葵烷基三氯硅烷(FDTS)自组装分子膜, 从而构建了MB8镁合金超疏水表面。
用扫描电子显微镜和接触角测量仪观察和测量试样表面的形貌和润湿性。结果表明, 激光加工在试样表面构造的粗糙结构和低表面能物质FDTS自组装分子膜使该试样具有超疏水性；经激光加工和沉积自组装分子膜后, MB8镁合金试样表面对水的接触角显著增大(达到150^o以上)。将MB8镁合金超疏水表面加工成漂浮平台, 承载能力的测试结果表明, 超疏水平台的漂浮承载能力明显比非超疏水性平台的大, 平台的承载能力与接触角的数值成正比。理论计算结果和``气垫''的存在表明, 该超疏水表面符合Cassie--Baxter状态模型, 对接触角理论值与测量值的分析表明分级粗糙结构对超疏水表面构建有重要作用。

将锐钛矿TiO₂纳米颗粒共混于铸膜液中, 用溶致相转换分离法制备了纳米TiO₂改性PVDF膜, 并对复合膜的结构进行了表征, 研究了TiO₂纳米粒子含量对复合膜性能的影响。结果表明, 随着TiO₂纳米粒子含量的增加, 复合膜的表面水接触角降低、亲水性提高, 纯水通量逐渐增加(TiO₂浓度<8%), 复合膜对于蛋白质吸附量降低、膜的抗污染能力提高。当LiCl的浓度(质量分数, 下同)为2%、PEG600的浓度为2%、PVDF的浓度为20%、TiO2的浓度为5%--8%时, 杂化膜的孔径大小均匀, TiO₂颗粒负载于PVDF膜的骨架中。与PVDF膜比较, TiO₂/PVDF复合膜的亲水性提高、对蛋白质的吸附降低、抗污染能力增强。此复合膜对Cu(II)表现出良好的吸附--脱附性能, 在150 min内对Cu(II) 的吸附率为82.19%。

以(MeCp)Pt(CH3)3和O2为反应源, 采用原子层淀积(ALD)技术在Al2O3衬底上制备Pt纳米颗粒, 研究了在氮气中快速热退火对Pt纳米颗粒的特性的影响。结果表明, 随着退火温度从700℃升高到900℃, Pt纳米颗粒尺寸逐渐增大, 颗粒之间分离愈加清晰, 形貌趋向球形, 但颗粒密度稍有降低。随着在800℃退火时间从15 s增加到60 s, Pt纳米颗粒的尺寸逐渐增大, 尺寸分布变得更加弥散, 颗粒的密度逐渐降低；其中退火15 s后的Pt纳米颗粒密度高(9.29×10¹¹cm^-2)、分布均匀、分离清晰。900℃退火后在Pt纳米颗粒中出现部分氧化态的Pt原子, 其原因可能是在高温下Pt纳米颗粒与Al2O3薄膜之间发生了界面化学反应。

以仲丁醇铝为前驱体, 以硝酸为催化剂, 采用溶胶--凝胶法在室温条件下制备出半透明且无明显裂纹的块体氧化铝气凝胶, 密度为120 kg/m³。用场发射扫描电镜、HotDisk热分析仪、孔径分布仪、X射线衍射仪以及FT--IR红外光谱仪表征了氧化铝气凝胶的结构和热学性能, 并根据气凝胶的微结构解释了传热机制。结果表明：所制备的气凝胶是一种多晶勃姆石相明显的纳米多孔材料, 具有由球状颗粒组成的多级孔洞纳米网络结构。这种多级结构极大降低了气凝胶的热传导, 其常温热导率低至0.020 W/m?K。

对比分析了磁场和电磁搅拌频率对Pb--80%Sn过共晶合金铸锭凝固组织和宏观成分偏析的影响。结果表明：螺旋磁场可在合金熔体的更大区域内形成流动, 使熔体内溶质场、温度场分布更均匀。励磁电流一定时, 初生相晶粒尺寸随频率的增大而减小, 旋转磁场和螺旋磁场在频率分别为13 Hz和10 Hz时对铸锭凝固组织的改善效果最好, 晶粒尺寸由无磁场时的247.3 μm分别减小到142.5 μm、140.6 μm, 继续增大频率, 凝固组织反而出现粗化和不均匀化。旋转磁场和螺旋磁场均在频率为13 Hz时对成分偏析的改善效果最好, 由无磁场时的9.71%分别减小到1.14%、0.34%。

对比在空化作用下双相不锈钢和奥氏体不锈钢腐蚀表层力学性质的变化规律, 研究了表层力学性质的劣化与空泡腐蚀质量损失、腐蚀微观形貌之间的关系。结果表明, 在空化作用下, 微观组织对不锈钢腐蚀表层力学性质(H/E)的影响随着表层深度的变化而显著。两种具有不同微观组织的不锈钢的空泡腐蚀形貌有明显的差异, 但是都存在一个发生严重腐蚀失效的表层力学性质劣化阈值。一旦腐蚀表层力学性质的劣化低于劣化阈值, 空泡腐蚀的质量损失急剧增大, 空泡腐蚀形貌显著改变。这个阈值的数值与不锈钢的微观组织无关。

用SEM、XRD、BET和DSC--TG、热膨胀仪等观察了UO₂粉末的形貌结构并研究粉末氧化前后的烧结性能, 分析了UO₂粉末表面预氧化对二氧化铀芯块烧结性能的影响。结果表明, 240℃×8 h是UO₂粉末预氧化表面改性的最佳工艺；粉末改性后表层为UO_2+x和少量U₃O₇, 改性粉末压坯在氩气气氛中开始发生收缩的温度降低了530--600℃, 平均线收缩率提高了1倍；在本氩气保护条件下, 热膨胀试验后芯块的密度从8.52 g/cm³提高到9.44 g/cm³。采用本改性粉末, 在1300℃×5 h/N₂+5%CO₂--1500℃×1 h/H₂批试烧结, 其密度达10.26 g/cm³, O/U比为2.013。

研究了Al--7Si--0.3Mg铸造铝合金的室温旋转弯曲疲劳性能。结果表明, Al--7Si--0.3Mg铸造铝合金在10$^{7}$次疲劳寿命下的极限应力为88 MPa；结合对疲劳试样断口的分析发现, 在高应力低寿命区, Al--7Si--0.3Mg合金试样的表面划痕和缺陷造成了材料的表面破坏模式；而在低应力高寿命区, 试样内部近表面区的铸造孔洞则是引起材料疲劳破坏的主要原因。使用Paris公式推导出孔洞尺寸和疲劳寿命之间的关系, 并计算出不同应力水平条件下的临界孔洞尺寸。

制备了天然橡胶(NR)/MCM--41--M、NR/偶联剂化学改性纳米介孔MCM--41--M、NR/MCM--41--M/偶联剂复合材料, 研究了不同含量的MCM--41--M、不同种类偶联剂对MCM--41--M的改性以及偶联剂的添加方式对NR复合材料性能的影响。结果表明：MCM--41--M在NR中有明显的补强作用, 当代替3份炭黑时NR基复合材料的拉伸强度达到最大值, 比纯NR提高了12.7%。与MCM--41--M和KH--570直接添加到NR中相比, MCM--41--M经偶联剂KH--570改性使拉伸强度提高了50%。将MCM--41--M用偶联剂KH--570改性后添加到NR中, 使NR的玻璃化转变温度升高、玻璃化转变区的损耗角减小、储能模量提高到最大。

以粉煤灰和铁尾矿为主要原料制备高强混凝土, 用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析材料的水化产物和微观形貌, 研究了铁尾矿掺量、水胶比、高效减水剂用量对高强混凝土力学性能的影响。结果表明, 混凝土的抗压强度为100.1 MPa, 抗折强度为20.6 MPa, 固体废弃物掺量达86.4%；在水化过程中大量C--S--H凝胶和钙矾石的生成为细骨料混凝土提供了早期强度, 火山灰活性反应对Ca(OH)₂的消耗是混凝土后期强度持续提高的主要原因。

以Ni(NO₃)₂·6H₂O为催化剂前躯体, 原位催化裂解酚醛树脂制备了碳洋葱、竹节碳和碳纳米管等低维碳纳米结构；用粉体X--射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等手段对低维碳纳米结构进行了表征。结果表明；当Ni(NO₃)₂·6H₂O与苯酚物质量比小于0.01时, Ni催化剂易分散, 碳纳米管易生成, 管径均一、分布稠密；当Ni(NO₃)₂·6H₂O与苯酚物质量比大于0.04时, Ni催化剂易团聚, 碳纳米管管径分布较宽, 分布稀疏；当Ni(NO₃)₂·6H₂O与苯酚物质量比为0.10时, Ni催化剂团聚现象严重, 难以生成碳纳米管；提出了碳洋葱、竹节碳和碳纳米管不同碳纳米结构可能的形成机理。

使用Gleeble--1500D型热模拟试验机, 对挤压态Mg--9Li--3Al--2.5Sr合金进行热力模拟实验(变形温度为200--350℃, 应变速率为0.001--1 s^-1), 分析了材料的流变应力与变形温度和应变速率的关系, 建立了该合金热变形过程中的本构方程, 计算了该合金的热加工图, 并结合显微组织观察对加工图进行了分析。结果表明: 材料的流变应力随着应变速率的增加而增加, 随着温度的升高而下降；用双曲正弦函数关系式能很好地描述材料在热变形过程中的稳态流变应力；对热加工图的分析结果表明, 在实验参数范围内材料的最佳理论热加工区为260--300℃和0.01--1 s^-1。材料的超塑性加工区为340--350℃和0.003--0.01 s^-1。

研究了Cu含量(质量分数)对9Ni钢强度和低温韧性的影响, 并结合显微组织观察和精细结构分析了含铜9Ni钢的强韧化机理。结果表明, 经过淬火+两相区淬火+回火(QLT)处理, Cu含量由0提高到1.5%, 9Ni钢的室温屈服强度和抗拉强度分别提高约150和105 MPa; 随着Cu含量的提高-196℃低温冲击功呈现先增加后降低的趋势,
Cu含量为1.0%时达到最高值157 J, 而所有含铜9Ni钢的冲击功均保持在较高的水平。随着Cu含量的增加, 钢中二次回火马氏体增加而铁素体减少；颗粒或短杆棒状Cu析出物在基体上析出, 组织强化与析出强化共同使钢的强度提高。同时, Cu的加入提高了二次回火马氏体板条边界上的逆转奥氏体含量, 并富集于逆转奥氏体中提高其稳定性, 从而提高了钢的低温韧性。

用扫描电镜和能量色散仪分别对In3Ag焊料焊点基体及其与铜基板界面IMC(Intermetallic compound)层的组织结构进行观察和分析, 用力学试验机测试焊点的剪切强度, 研究了电子封装中回流次数对In3Ag焊料微观组织和剪切性能的影响。结果表明：随着回流次数的增加, 基体中二次相AgIn2显著长大, 由颗粒状变为长条状, 界面IMC层(成分为(Ag, Cu)In2)的厚度线性增加, 其生长由界面反应速率和组元扩散速率混合控制, 焊点剪切强度呈下降趋势, 由1次回流的5.03 MPa降到5次回流的2.58 MPa; 回流1、2、3次后焊点剪切断裂方式均为焊料内部韧性断裂, 回流5次后断裂机制转变为韧脆混合断裂。

制备ITO/PEDOT : PSS/PCPDTBT : PC₆₁BM聚合物薄膜, 研究了成膜添加剂DMI对ITO/PEDOT : PSS/PCPDTBT : PCBM/Al的聚合物薄膜性能的影响。结果表明, 成膜添加剂DMI使PCPDTBT : PCBM光敏层的吸收峰红移, 所制备出的太阳能电池的性能得到大幅度提高。DMI使薄膜中产生纳米尺度的两相分离, 增大了给体与受体间的界面接触, 提高了光生激子的分离效率, 增大了电子的迁移率和电极收集载流子的效率,从而提高了器件的性能。在强度为100 mW·cm^-2的光照下, 太阳能电池的填充因子FF为0.38,能量转换效率η为2.64\%, 开路电压Voc为0.66 V, 短路电流密度Jsc为10.42 mA·cm^-2。

通过对磺化聚苯硫醚(P--SO₃)的溴化、季铵基和叔铵基的取代反应, 制备了两性聚苯硫醚(P--SO₃--TMA和P--SO₃--DMA)。测试了两性聚苯硫醚的溶解性、比浓黏度、特性粘数和热稳定性等性能, 研究了几种关键因素对这些性能的影响。结果表明: 通过溴化和取代反应, 在磺化聚苯硫醚分子链上引入极性基团(季铵基和叔铵基)增强了分子链极性, 使两性聚苯硫醚能溶解在极性较大的溶剂中, 使P--SO₃--TMA和P--SO₃--DMA的比浓黏度随着水溶液pH值的增加大致呈上升趋势；水溶液的稀释使分子链上磺酸基与季铵基或叔铵基之间的相互吸引力减弱, 构象变得疏松, 从而使比浓黏度增大；受阳离子影响的大小排序为: NH⁺₄+++, Mg²⁺2+, 受阴离子影响的大小排序为Br^---；在纯水中, 两性聚苯硫醚表现出一种比磺化聚苯硫醚稳定的剪切速率。在饱和食盐水中, 两性聚苯硫醚的黏度随着剪切速率的增大迅速降低。耐温性较磺化聚苯硫醚也得到提高。