Diamond is a promising material for the modern industry. It is widely used in different applications, such as cutting tools, optical windows, heat dissipation, and semiconductors. However, these application areas require exceptionally flattened and polished diamond surfaces. Unfortunately, due to the extreme hardness and chemical inertness of diamond, the polishing of diamond is challenging. Since the 1920s, various conventional and modern mechanical, chemical, and thermal polishing techniques have been proposed and developed for finishing diamond surfaces. Therefore, to impart proper guidance on selecting a good polishing technique for production practice, this paper presents an in-depth and informative literature survey of the current research and engineering developments regarding diamond polishing. At first, a brief review of the general developments and basic material removal principles is discussed. This review concludes with a detailed analysis of each techniques’ polishing performance and critical challenges, and a discussion of the new insights and future applications of diamond polishing.

提出了一种液氧煤油发动机尾焰红外辐射特性计算方法, 首先采用计算流体力学软件对液氧煤油发动机内流场进行计算, 然后以获得喷管喉部截面参数作为入口边界条件计算发动机尾焰流场, 最后以发动机尾焰流场参数分布为基础, 采用有限体积法对发动机尾焰红外光谱辐射特性和成像特性进行计算, 并对比验证了模型和方法的准确性。 在此基础上, 研究了化学反应机理和复燃反应过程对尾焰红外辐射特性影响。 结果表明, 采用多步化学反应能够准确模拟液氧煤油发动机内流场, 温度相比热力学计算大3.34%, 压力相比试车测量大2.89%; 考虑复燃反应使尾焰红外辐射强度增强显著, 在采用单步化学反应和多步化学反应两种工况下2~5波段红外辐射强度分别增大50%~100%和150%~170%, 但不会影响尾焰红外光谱辐射特性和红外总辐射强度随探测角变化趋势; 采用单步化学反应和多步化学反应都能够获得清晰结构的红外成像图像, 但是前者2~5尾焰红外辐射强度要比后者增大90%~190%, 且两种工况下发动机尾焰红外光谱辐射特性差别很大, 尾焰红外总辐射强度随探测角变化趋势也不同。

提出了两种利用红外激光诱导钡化合物化学反应刻蚀石英玻璃的新方法,钡化合物分别选用BaCrO₄和Ba(OH)₂。通过能谱分析进行推理和利用X射线衍射图谱分析和验证,发现激光诱导BaCrO₄化学反应刻蚀石英玻璃过程中得到的微通道出现崩边和微裂纹现象,BaCrO₄分解生成的BaO在高温条件下与SiO₂发生化学反应生成BaSiO₃,因此这种方法能直接用于刻蚀石英玻璃;在激光诱导Ba(OH)₂化学反应刻蚀石英玻璃的过程中,Ba(OH)₂以及其分解生成的BaO在高温条件下都会与SiO₂发生化学反应生成BaSiO₃,也能直接刻蚀石英玻璃。两种方法的刻蚀机理不同,故刻蚀效果存在较大差异。

随着浮选研究的深入发展, 以捕收剂为核心的浮选药剂作用机理的研究逐渐成为研究焦点。 红外光谱以速度快、 成本低、 无损等特点成为浮选药剂作用机理研究最为重要的手段之一。 首先从文献报道数量和比例说明红外光谱在该研究中的重要地位, 并总结了常见浮选药剂的红外光谱特征, 最后分别阐述了红外光谱在捕收剂、 抑制剂、 活化剂等浮选药剂作用机理中的应用研究进展。 归纳出红外光谱用于判定捕收剂在矿物表面作用三种机制的判据: 如果捕收剂作用后的矿物表面有新的吸收峰, 则捕收剂在矿物表面发生了化学反应； 如果仅有吸收峰的位置发生移动, 并超过测试设备本身误差范围的移动量, 则捕收剂在矿物表面形成的是化学吸附； 排除上述产生的新红外特征吸收峰和红外特征峰的移动, 且通过反复水洗即可清除表面沾染的捕收剂分子, 则捕收剂在矿物表面发生的是物理吸附。 并指出红外光谱在浮选过程中的应用研究存在的两大问题, 一是将捕收剂与矿物表面的化学反应和化学吸附机理混淆； 二是忽视红外光谱仪器吸收峰位移2～4 cm-1背景误差。 展望未来红外光谱在浮选过程中的应用研究应该着眼于多种药剂混合用药在矿物表面作用机理的研究, 该领域内红外光谱的定量分析研究及红外光谱吸收峰位移的背景误差分析等三方面。

基于盐酸介质中亚硝酸根对过硫酸钾氧化甲基红的褪色反应具有明显的催化作用, 提出了测定痕量亚硝酸根的“NO-2-S2O2-8-MR”新体系。 结合单因素实验和正交实验建立了该新体系测定痕量亚硝酸根的最佳条件, 分析了最佳实验条件下痕量亚硝酸根测定的标准曲线、 检出限、 精密度和抗离子干扰性能, 并讨论了其反应动力学原理及参数, 推导了测定痕量亚硝酸根的定量依据。 研究表明, 该痕量亚硝酸根测定方法的最佳实验条件为: 1.0 mL 0.3 mol·L-1盐酸, 1.0 mL 0.01 mol·L-1过硫酸钾, 0.6 mL 0.2 g·L-1甲基红, 在80 ℃水浴加热9 min; 定量依据为: 在最佳条件下, 甲基红最大吸收波长518 nm处的浓度变化ln(A0/A)与亚硝酸根浓度呈良好线性关系, 其线性范围为0.01～0.80 mg·L-1, 检出限为0.007 mg·L-1; 动力学特征为: 亚硝酸根是一级反应, 该体系符合准一级反应特征, 表观活化能为85.04 kJ·mol-1, 80 ℃时表观速率常数为0.021 4 min-1, 半衰期为32.39 min; 动力学原理为: 甲基红浓度变化ln(A0/A)与亚硝酸根浓度符合以下正比关系ln(A0/A)=kｃNO-2; 该痕量亚硝酸根测定方法尚未见报道, 精密度、 准确度高, 选择性好, 多数常见离子不干扰亚硝酸根测定, 且该方法操作方便, 所用试剂廉价无毒, 直接用于实测食品及水样中痕量亚硝酸根含量, 结果满意。

针对超音速化学氧碘激光器，实现了包含化学反应的超音速流场和光场的耦合仿真。完善了流体力学计算与波动光学计算的耦合方法，解决了耦合计算中各物理参量有效传递及收敛判据选取等问题，根据具体的激光器参数,完成了耦合仿真。耦合计算体现了腔内光场与包含化学反应的超音速流场相互作用的机制，能够反映出有源腔中振荡光场的衍射和光能提取对流场所带来的影响，计算结果包含激光器流动过程、化学过程及光学过程的诸多工作参量。

采用计算流体力学方法, 研究了以氮气为载气的新型高总压氧碘化学激光器(COIL)阵列喷管。模拟结果表明:采用高马赫数的氮气流引射低马赫数的氧气流, 可以提高光腔出口的驻点压力；高超声速的氮气与声速的氧气混合较慢, 在喷管出口安装翼片有利于增强气流混合；喷管出口安装大翼片, 翼片诱导的横向涡可以到达氮喷管的中心, 光腔内混合比较充分。通过采用10组分21反应的化学反应模型, 模拟了阵列喷管内多组分气体的混合和化学反应过程。模拟结果表明：光腔内生成了激发态碘原子和基态碘原子, 光腔中获得了正增益, 而且光腔出口的总压也由2.6 kPa提升至28.9 kPa。

采用带有快门的增强型光谱探测器ICCD, 对槲皮素与不同浓度NaOH的反应过程进行了实时监测, 测得了浓度为5×10－5 mol·L-1的槲皮素分别与浓度为2, 0.2, 0.1, 0.04和0.02 mol·L-1的NaOH反应的紫外-可见时间分辨吸收光谱。 对每种浓度, 一次连续拍摄200幅, 每幅光谱曝光时间为0.1 ms, 每两幅间时间间隔为前5幅20 ms, 中间50幅1 s, 最后100幅2 s。 实验结果表明槲皮素极易与NaOH发生反应, 反应过程中有中间产物生成, 对应不同浓度的反应物, 反应中吸收光谱的变化是相同的, 只是变化发生的时刻不同, 且整个反应时间从1～100 s不等。 所拍光谱图清楚地显示出槲皮素的特征峰254和374 nm的消失, 槲皮素-NaOH反应过程中中间产物的吸收峰427 nm的产生和消失, 及反应最终产物的吸收峰314 nm产生的过程。 所获得的瞬态光谱在国内外还未见有报道, 这些光谱信息为研究槲皮素和NaOH反应的微观过程提供了实验依据。

采用ICCD动态光谱测量系统,准确地拍摄出了青蒿素自身的紫外吸收光谱,并对不同浓度的青蒿素与氢氧化钠反应的全过程进行了动态光谱实时测量,每幅光谱的曝光时间为0.1 ms。实验结果显示,青蒿素自身有一明显的紫外吸收带,吸收峰值为212.52 nm;青蒿素极易与氢氧化钠反应,不同浓度的青蒿素与氢氧化钠反应的吸收光谱变化情况是相似的,只是变化发生的时刻有所不同。反应初首先出现一以288 nm为峰值的新吸收带,随着反应的进行,在260 nm处的吸收逐渐增强,反应的最终产物在200-350 nm之间形成一稳定连续的强吸收带。此反应过程的动态光谱信息在国内外还未见有报道。其结果为了解青蒿素这一潜在抗癌药物与碱性物质反应的特性提供了实验依据,对正确使用青蒿素具有参考价值。

针对激光加工存在再铸层、热影响区(HAZ)的致命缺陷，提出了中性盐溶液辅助激光加工(SALM)方法，利用中性盐溶液对材料的热化学作用和持续冷却作用在线去除再铸层和热影响区。基于激光在中性盐溶液下衰减的特性研制了试验系统,并对0.5 mm厚的不锈钢片进行了打孔试验，通过对该方法与空气中激光打孔(LBM)加工效果的比较，证实了中性盐溶液辅助激光加工的可行性。试验结果表明, 随着盐溶液浓度及流速的增加，中性盐溶液辅助激光加工对于再铸层和热影响区的去除效果越明显; 流速5 m/s,质量分数为20%的NaCl溶液辅助激光加工可实现再铸层的厚度减少80%，热影响区的范围缩小90%以上。