对空心玻璃微球(HGM)在高温充气过程中的表面形貌进行了研究。分析局部晶化出现的时间和条件，并通过其表面形貌、成分分析探究了其随时间的变化规律。研究结果表明：影响HGM高温充气后表面形貌的因素主要有充气温度和充气压力；充气温度越高、压力越大表面形貌发生变化所需时间越短。导致表面形貌变化的本质原因是结晶分相，结晶成分主要由Na,B等元素组成。HGM的表面结晶分相使其表面粗糙度大幅度升高，但随着脱离充气环境后放置时间的延长而又逐渐降低。其表面粗糙度降低的主要原因是Na,B等元素的逆向迁移。

以溶胶-凝胶法制备掺钛干凝胶,采用冰乙酸控制钛酸四丁酯水解,结合钛源与硅源独立预水解技术制备前体掺钛溶胶和凝胶.考察了溶剂量、抑制剂量和掺钛量对溶胶稳定性和均匀性的影响,以及老化、干燥条件和掺钛量对凝胶均匀性的影响,并优化了工艺参数.结果表明,冰乙酸能够有效地控制钛源水解并改善溶胶均匀性,结合钛源和硅源独立预水解技术,能够可控地制备出掺钛溶胶.在乙醇与醇盐物质的量比为5、冰乙酸与钛酸四丁酯物质的量比为6、钛硅原子数比为2%~20%的条件下可以得到均匀、稳定的溶胶.钛硅原子数比低于10%的溶胶在100 ℃老化24 h,100 ℃开放条件下干燥24 h能够形成均匀的干凝胶.钛硅原子数比高于10%的凝胶在干燥过程中析出氯化钠,得不到均匀的凝胶.

以聚碳硅烷（PCS）为原料，通过炉内成球技术制备SiC空心陶瓷微球，讨论辐照交联和高温碳化对SiC陶瓷微球化学成分、成键结构和表面特性的影响。结果表明，PCS在热处理过程中的失重率约为35%，其分解温度在400～800 ℃之间。微球经电子束辐照后会生成以Si—C—Si和Si—O—Si骨架结构为主的三维网络交联结构。碳化过程使Si—CH3键，Si—H键和C—H键断裂，生成以Si—C为主的无定形态SiC。辐照的均化作用使高温热处理碳化的微球能够维持完好的球壳结构，且具有更好的表面粗糙度和平整性。

为实现惯性约束聚变靶用空心玻璃微球的均匀掺杂，采用溶胶-凝胶技术结合炉内成球法，以钛酸四丁酯为掺杂剂，对钛掺杂玻璃溶胶-钛掺杂玻璃凝胶-钛掺杂干凝胶粒子-钛掺杂空心玻璃微球(Ti-HGM)这一掺钛空心玻璃微球的制备方法进行了探索。实验结果表明: 掺钛效应使空心玻璃微球壁厚均匀性、同心度有所降低，但对壁厚、直径控制基本无影响; Ti与Si原子分数比为2.23%的Ti-HGM掺杂基本均匀，近70%微球的保气半寿命在一个月以上。

通过EC法与FP法的混合定量分析方法, 建立了用于微球壳层掺杂元素含量测量的校准模型； 基于对微球直径、 PS、 PVA层厚度对分析元素荧光强度影响的理论计算及XRF实验研究, 将该模型用于ICF微球壳层掺溴含量的测量, 得到微球壳层掺溴含量较为精确的分析结果, 实验结果表明： XRF法测量ICF微球壳层掺溴含量具有较高的精度, 在微球涂层厚度大于10 μm时, 其测量相对误差在5％左右。

在室温条件下,以溴乙烷为单体、氢气为载气,用13.56 MHz射频等离子体化学气相淀积方法(RF-PECVD)在硅片衬底上生长了掺溴非晶碳氢薄膜(a-C∶Br∶H)。通过对其进行Raman光谱分析,研究了工作气压对薄膜结构的影响。结果显示:随着气体工作压力从20Pa下降至5Pa,样品D峰强度增强,I_D/IG_G值逐步由1.18增加至1.36,G峰的位置向高频轻微移动;与此同时,薄膜生长方式逐步转为低能态形式生长,薄膜中sp²C逐步由链式结构向环式结构转化。

采用低压等离子增强化学气相沉积法用溴乙烷、氢气制备了掺溴的非晶碳梯度薄膜.通过样品的XPS能谱分析研究了薄膜沉积速率与氢气流量、溴元素原子分数与溴乙烷流量以及溴元素原子分数与刻蚀时间之间的关系,得出了溴乙烷流量、刻蚀时间对薄膜的主要键态含量、C元素sp2/sp3键态杂化比和薄膜硬度的影响.结果表明:薄膜沉积速率随氢气流量的增加而线性减小,溴元素含量随溴乙烷流量的增加先增加后降低,刻蚀时间越长,溴乙烷流量越小,薄膜越硬.

以ICF实验塑料靶丸保气的需求为背景,研究了水蒸气在低压等离子体聚合碳氢(CH)膜、聚乙烯醇(PVA)膜、聚苯乙烯( PS)膜中的扩散渗透行为.根据实验数据,算出在40℃ 90%相对湿度下,水蒸气在三种样品膜中的渗透系数分别为1.906×10^-13,5.950×10^-15,3.342×10^-14 mol·m/(m²·s·Pa),并借助多层复合膜模型的近似算法,算出在40 ℃ 90%相对湿度的外界环境下,类似多层塑料微球结构的三层复合膜中,PVA阻气层所处环境的相对湿度为53.06%,推导出PVA所处环境的相对湿度与外层CH层厚度的关系式.研究表明:CH烧蚀层越厚,PVA所处环境的相对湿度越小,保气性能越好.

主要研究了PS-PVA-CH空心塑料微球充气时,充气平衡温度对微球强度、球形度和表面形貌的影响.对PS,PVA和CH材料的热重分析结果表明,PS和PVA具有较高的分解温度,而PS-PVA双层球和PS-PVA-CH塑料微球升温后的耐外压实验表明,温度升高后双层球耐外压强度降低很快,不能满足充Ar气需要;而3层球在100～120℃仍有很高强度,在该温度下,可以实现充Ar气.微球表面形貌分析结果显示,高温充气后,3层球表面粗糙度升高.