因瓦合金以其独特的因瓦效应被应用于航天用精密光学镜筒制造中。对因瓦合金镜筒激光选区增材制造工艺及其结构设计进行了探究与优化，结果表明：增加激光扫描间距同时适当降低扫描速度可以有效减少匙孔与未熔合等缺陷，得到了显微组织均匀分布且无明显缺陷的样件，其抗拉强度为482 MPa，屈服强度为388 MPa，最终获得了高质量的镜筒结构件。将镜筒结构拓扑优化为斜拉筋式结构并进行去应力热处理后，其内部残余应力仅为屈服应力的13%，且热膨胀系数仅为1.9×10^-6 K^-1。

日常生活和工作中会接触到多种多样的蓝光辐射, 蓝光的生物作用及其生物安全性也越来越受到关注。国内外已颁布一系列关于蓝光潜在健康危害、蓝光生物安全性评价, 以及蓝光产品风险组别的指南、技术报告和标准。“蓝光危害”是灯和灯系统的光生物安全性评价标准体系中使用的一个专业技术术语。该术语并非泛指蓝光辐射有风险, 也不应被误认为蓝光都是有害的。蓝光在维持正常视觉和人体健康中发挥着重要作用, 理性认识蓝光危害对蓝光技术的发展和应用有积极意义。本文围绕蓝光辐射的一些重要性质、来源、蓝光的生物作用以及蓝光生物安全性评价体系, 对蓝光危害目前的共识以及误解进行了客观和理性分析, 并对关于蓝光辐射的生物安全性的相关标准以及蓝光生物安全性评价方法进行了综述。

本文采用湿法刻蚀法将单层石墨烯(G)与掺氟二氧化锡(FTO)薄膜复合在一起, 采用拉曼(Raman)光谱、聚焦离子束(FIB)和透射电子显微镜(TEM)研究了G/FTO双层薄膜的结构、表面和界面形貌、元素分布等信息; 采用基于原子力显微镜(AFM)的开尔文探针力显微镜(KPFM)和导电原子力显微镜(C-AFM)研究了FTO薄膜和G/FTO双层薄膜的形貌、接触电势差(CPD)、功函数、接触势垒。结果表明, FTO薄膜和G/FTO双层薄膜的接触电势差分别为-0.474、-0.441 V, 两者功函数分别为5.329、5.296 eV。与FTO薄膜相比, G/FTO双层薄膜的迁移率由21.26 cm2·V-1·s-1增加到23.82 cm2·V-1·s-1。FTO薄膜和G/FTO双层薄膜相应的势垒高度分别(0.39±0.06) V和(0.33±0.05) V, G/FTO双层薄膜的势垒高度更小。

将金尾矿复合砂作为细集料替代天然砂，研究了金尾矿复合砂替代率对C30~C50混凝土和易性、抗压强度及耐久性的影响，并对力学性能较优组进行了微观结构分析。结果表明：当金尾矿复合砂替代率低于50%(质量分数)时，混合砂具有较优级配；当金尾矿复合砂替代率由0%增加至50%时，需通过调整外加剂掺量来保证金尾矿复合砂混凝土良好的工作性；当金尾矿复合砂替代率为20%~30%时，C30~C50混凝土不同龄期抗压强度、抗碳化性能和抗冻性能较未掺金尾矿复合砂基准组均有较大提升，微观水化产物相互交织增强了结构密实性。

低热硅酸盐水泥具有高温下强度稳定增长的特性，本文以硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥互为对比，研究了在水泥砂浆成型之后直接进行热养护(50~80 ℃)和标准养护1 d后再进行热养护两种情况下的强度发展和水泥浆体的物相组成、孔隙发展、微观形貌特征。结果表明：高温条件下水泥强度损伤行为源于水化后期的微结构劣化，但这一行为与水化初期受热密切相关，低热硅酸盐水泥在高温下较低的水化速率使其水化产物更均匀、密实，浆体的孔结构不随温度的升高以及受热方式的改变出现明显劣化，因此其强度在高温下仍能保持稳定增长；硅酸盐水泥后期由高温引发的钙矾石分解并没有直接导致强度倒缩，但水化初期过高的水化速率使水泥浆体出现更多的孔洞和缺陷，加速了后期由高温引起的单硫型水化硫铝酸钙(AFm)、Ca(OH)2析出与生长，且诱发浆体孔隙率增大。

开发廉价高效的催化剂是发展电解水产业的关键。层状双氢氧化物（LDH）在电催化析氧反应中表现出优异的性能，但这类催化剂在析氢反应中表现出的电化学性能并不好。本文通过将Ag元素掺杂在NiFe-LDH纳米片阵列中，获得了优异的析氢性能。结果表明，在1 mol/L KOH溶液中，电流密度达到10 mA·cm-2所需的过电位仅为73 mV，且塔菲尔斜率为61.3 mV·dacade-1。在800 mA·cm-2的大电流密度下过电位仅为493 mV，明显低于商用铂碳催化剂。在长达30 h稳定性测试后仍保持90%以上电化学性能。催化性能的改善归因于Ag掺杂NiFe-LDH使纳米片尺寸减小和比表面积增加，有效提升产氢动力学并改善电子传输，从而优化NiFe-LDH的电催化析氢性能。

开发高催化活性和廉价催化剂是催化分解水制氢技术的关键。过渡金属氮化镍(Ni3N)具有优异的热/化学稳定性、电化学活性和类贵金属特性, 吸引了越来越多研究者的兴趣。然而, Ni3N碱性电催化析氢反应过程中, 水的解离效率低, 且对反应中间体质子的吸附太强, 这两个因素导致Ni3N的性能远低于Pt, 还有很大的改进空间。本文通过水热-氮化两步法成功制备了Ru掺杂多孔纳米片Ni3N/Ru。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对Ni3N/Ru材料的组成、形貌和结构进行表征, 通过X射线光电子衍射仪(XPS)对催化机理进行分析, 并研究Ru掺杂量对Ni3N材料形貌和电催化性能的影响。结果表明, 6.30%Ru负载的Ni3N在1 mol/L KOH电解液中驱动10 mA·m-2的电流密度仅需要49 mV过电位, 可以和商业Pt/C相媲美(46 mV@10 mA·cm-2)。将其应用于两电极全解水体系, 仅需1.54 V的电压即可获得10 mA·cm-2的电流密度。突出的催化性能归因于Ru掺杂Ni3N有效提升水解离, 并使Ni3N中Ni和N的电子云密度降低, 促进吸附氢中间体的形成过程(H++e-= H*), 改善析氢反应动力学, 进而提升其电催化性能。

电催化制氢通过析氢反应(HER)和析氧反应(OER)同时产生氢气(H2)和氧气(O2), 是一种高效且环境友好的产氢方式。但现阶段商业化的高效催化剂价格昂贵且储量较少, 限制了电解水技术的大规模应用。因此, 开发低成本、高稳定和环境友好的高效电催化剂, 特别是基于非贵金属材料的磷化物电催化剂, 成为近期研究热点。本研究通过水热和相对较低的磷化温度成功制备出了具有镂空纳米花结构的Mo掺杂Ni5P4催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对Mo-Ni5P4催化剂进行了表征, 并研究了Mo-Ni5P4材料的电化学性能。研究发现, 所合成的催化剂凭借掺杂对电子结构的改变, 以及多孔纳米片的大表面积优势, 提高了HER水解离步骤的速率。在碱性电解液中, Mo负载下的Ni5P4仅需116 mV的析氢过电位就可实现10 mA·cm-2的电流密度, 同时析氧过电位只需255 mV。在双电极配置中仅需1.608 V的电池电压, 持续测试27 h后, 催化剂仍显示出良好的稳定性。