蓝相是一种通常介于各向同性态和胆甾相态之间的高手性液晶相态, 由于其具有独特的光学各向同性、快速电场响应以及选择性反射波长等光学性能, 因而在液晶显示、光学器件以及在可调谐的三维光子晶体等方面均具有良好的发展前景。近年来, 蓝相液晶材料引起了国内外研究者的广泛关注。本文综述了蓝相液晶的发展历程、蓝相液晶网络聚合物的研究进展及其应用现状, 讨论了蓝相材料在显示和微电子领域的应用局限性, 最后总结了蓝相液晶和蓝相网络聚合物在先进功能材料设计和器件应用中的机遇和挑战。

乙烯是果蔬采摘后腐烂变质的主要因素, 如何减少或去除果蔬贮藏过程中释放的乙烯, 是果蔬保鲜领域亟待解决的问题。本工作采用溶胶-凝胶法制备了一系列金属泡沫镍网负载TiO₂/WO₃薄膜催化剂, 采用不同手段对样品进行表征分析, 并以此薄膜为催化剂, 考察紫外光下乙烯催化降解性能。结果表明: TiO₂/WO₃成功负载在泡沫镍网表面。TiO₂与WO₃复合后形成了异质结, 抑制了电子-空穴对的复合, 样品的禁带宽度减小, 吸光度增强, 光催化性能提升。TiO₂/WO₃在紫外光下展现出良好的光催化活性和光催化稳定性, 当WO₃占TiO₂质量百分数为6%时, 光催化活性最高, 光催化乙烯速率常数为0.0332 min ^-1, 是TiO₂的9.48倍, 但是过量的WO₃会成为电子-空穴的复合中心, 降低光催化活性。研究还对紫外光下泡沫镍网负载TiO₂/WO₃薄膜的光催化降解乙烯机理进行了探讨。

果蔬储运过程中释放的乙烯是果蔬采后腐败变质的主要因素, 如何减少或去除果蔬储运过程中释放的乙烯, 成为果蔬保鲜领域亟待解决的问题。 光催化氧化技术由于节能、 环保和无污染等特点, 在空气净化、 污水处理和能源等领域应用非常广泛。 利用光催化降解有机污染物的特性, 制备了薄膜型光催化剂并用于光催化降解乙烯。 以硝酸银为银源, 三维金属泡沫镍网为载体, 采用浸渍提拉法制备了一系列金属泡沫镍网负载磷酸银/氧化石墨烯（Ag3PO4/GO）薄膜复合材料, 对所制备样品进行了X射线衍射（XRD）、 紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、 拉曼光谱（Raman）、 扫描电子显微镜（SEM）、 荧光光谱（PL）、 X射线光电子能谱（XPS）表征分析。 结果表明: 经过腐蚀氧化处理后的泡沫镍网表面形成了孔洞结构, 为催化剂提供了更多的附着位点, 利于催化剂的附着。 Ag3PO4/GO薄膜成功负载在3D金属泡沫镍网表面, GO的引入并没有改变Ag3PO4的晶体结构。 Ag3PO4中加入GO后, 在可见光区的吸光度发生了明显的变化, 随着GO量的增加, 样品在可见光的吸收度增强, GO抑制了Ag3PO4中光生电子-空穴对的复合, 有利于光催化性能的提升。 以乙烯为降解目标, 考察了可见光下不同GO质量百分比Ag3PO4/GO薄膜对光催化降解乙烯的影响, 并对光催化降解过程进行了动力学分析, 结果表明Ag3PO4/GO复合薄膜在可见光下表现出较强的光催化降解乙烯能力, 加入适量GO可以明显的提升样品光催化降解乙烯的能力, 样品AG/NF-2（GO占Ag3PO4质量百分数为2%）的光催化活性最高, 光催化速率常数为1.72×10-3 min-1, 与单一的Ag3PO4相比提高了181.96%, 光催化活性显著提升。 对AG/NF-2样品的光催化降解乙烯稳定性进行了测试, 表明GO的引入, 抑制了Ag3PO4的光腐蚀, 光催化性能稳定。 最后提出了泡沫镍网负载Ag3PO4/GO薄膜可见光催化降解乙烯的机理。 本研究制备的薄膜型可见光响应催化剂为光催化技术在果蔬保鲜领域的应用提供了依据, 具有潜在的使用价值。

抗生素的大量使用对生态环境造成巨大的影响, 光催化技术具有操作简单且无二次污染等特点被广泛应用于污染物的降解。 在光催化降解抗生素过程中, 光源对其降解效率至关重要, 与传统的汞灯催化光源相比, 紫外LED技术具有更高的能源效率及更低的功耗, 使光催化工艺发生了巨大的变化。 首先建立基于紫外LED阵列的光催化平台, 采用光栅光谱仪和紫外照度计对LED阵列光源光谱特性及装置内光场分布进行测量分析。 结果显示紫外LED光源波长介于265～295 nm之间, 其主波长为275 nm, 由于光场叠加效果, 光照强度随着装置径向位置距离的增大而明显增大, 装置轴向位置光照强度分布较为均匀; 其次通过三维超景深显微镜、 UV-Vis光谱测量技术对P25型光催化剂的粒子结构进行表征分析, 同时使用半导体求导公式对TiO2粉末进行禁带分析, 结果显示TiO2为球形, 由于空气中相对湿度过大, 水在TiO2微粒表面的润湿性加强了微粒间的粘附力, 因此有团聚现象产生, 其禁带宽度为31 eV; 最后以紫外LED阵列和高压汞灯为催化光源, P25型TiO2为催化剂分别对甲基橙、 磺胺类抗生素进行光催化降解, 使用紫外-可见光分光光度计测量降解过程中的吸收光谱曲线, 进而对抗生素降解率进行分析。 结果表明, 甲基橙和磺胺二甲嘧啶在紫外LED阵列为光源条件下均能够被降解, 分别经过160和240 min的催化降解过程后, 降解率分别达到70%和36%, 符合一级动力学方程, 经计算LED阵列光源与汞灯对甲基橙的降解动力学常数分别为-0007 5和-0113 5 min-1, 对磺胺二甲嘧啶的降解动力学常数分别为-0001 9和-0019 4 min-1。 因此对甲基橙和磺胺二甲嘧啶进行降解时, 汞灯降解速率高于紫外LED阵列; 由于紫外LED阵列和汞灯系统在催化降解污染物过程中功率和其与反应器中轴线距离不同, 对两种光源的抗生素降解效率建立评价方法, 即对紫外LED和汞灯以单位功率为标准进行距离降解效率分析, 对于甲基橙, 汞灯在单位功率下的距离降解效率高于紫外LED, 但对于抗生素, 紫外LED阵列的距离降解效率明显高于汞灯。 依据以上各类光谱分析和应用结果, 紫外LED阵列是一种有竞争力的光催化应用替代光源, 此技术的广泛应用为抗生素的降解提供新途径。

将手性螺烯化合物掺杂到小分子向列相液晶中, 制备了光响应胆甾相液晶(Cholesteric Liquid Crystal, ChLC)复合体系, 以实现光驱动液晶分子取向技术。考察了不同强度的紫外光辐照下光响应ChLC的螺距变化规律, 以及ChLC的动态取向行为。结果表明, 光响应ChLC的螺距具有明显的紫外光强度寻址特性, ChLC会随着螺距的增长从混乱无序的焦锥织构转变为均一取向的平面织构, 转变程度和转变速度随着紫外光强度的增加而增大, 响应时间可从600 s缩短至60 s。但关闭紫外光后, 由于螺距的剧烈变化, 高强度紫外光所引导的平面织构会变回焦锥织构。采用多阶段制程的紫外光辐照方案, 通过对不同阶段的紫外光强度进行适当调节, 可以实现快速响应并且取向效果稳定的光驱动技术。

采用最小二乘中线法建立基于成型粉末物性的表面粗糙度计算模型；选用选区激光熔化成型Ti6Al4V单熔道和零件，用表面粗糙度仪检测成型零件的表面粗糙度，光学显微镜观察、检测成型单熔道几何尺寸，分析所建模型理论值与实验值产生误差的原因。实验结果表明：激光重熔区对表面粗糙度计算模型精度影响较大，模型理论值与实验值的平均相对误差为5.7%，误差较小，模型具有实际工程应用价值。成型零件主要由α和β相组成，显微硬度为487.3 HV0.3。

316L不锈钢以其优良的性能广泛应用于生产生活中, 随着316L不锈钢应用的不断加深, 采用激光切割316L精密零件日益增多。建立同时满足基于保护气氛的汽化切割条件的材料物性、成型参数与切缝宽度之间的数学模型; 采用脉冲激光切割316L不锈钢薄板, 通过体式显微镜观察、测量切缝形貌, 验证建立计算模型的准确性, 分析切缝缺陷产生的原因。结果表明, 切缝宽度数学计算模型的平均相对误差为8.5%, 计算精度较高, 具有实际工程应用价值; 切缝宽度与光斑直径、激光功率、吸收率成正相关关系, 与切割速度、板厚、比热、熔化焓、气化焓成负相关关系; 切缝缺陷主要由重铸层、刮渣和波浪条纹组成, 重铸层中有较多热裂纹, 刮渣物主要是由圆形和条形金属颗粒物组成。

对绝缘层上Si/应变Si1-xGex/Si异质结p-MOSFET电学特性进行二维数值分析, 研究了该器件的阈值电压特性、转移特性、输出特性.模拟结果表明, 随着应变Si1-xGex沟道层中的Ge组分增大, 器件的阈值电压向正方向偏移, 转移特性增强; 当偏置条件一定时, 漏源电流的增长幅度随着Ge组分的增大而减小; 器件的输出特性呈现出较为明显的扭结现象.

利用数值模拟软件ISE TCAD对绝缘层上应变SiGe(SGOI)和Si(SOI)p-MOSFET的电学特性进行了二维数值模拟.计算结果表明，与传统的SOI p-MOSFET相比，SGOI p-MOSFET的漏源饱和电流几乎要高出两倍; 其亚阈值电流要高出1～3个数量级.Ge合金组分作为应变SiGe沟道MOSFET的重要参数，就不同Ge合金组分对SGOI p-MOSFET的电学特性的影响也进行了较为深入的研究.随着Ge合金组分的增大，SGOI p-MOSFET的总体电学性能有所提高.