耐热钢微观组织及机械性能会随着服役过程发生退化，对老化状态的实时快速监测对安全运行及生产具有重要意义。基于便携式激光诱导击穿光谱（LIBS）设备对获取的T91光谱特征进行降维并优化了老化等级评估模型，实现了对T91耐热钢老化等级的快速诊断。分别采用主成分分析与线性判别式分析（LDA）的降维方法，对光谱特征进行优化精简。而后基于降维后的数据，进一步采用K最近邻算法和支持向量机（SVM）算法来建立金属老化等级评估模型，讨论了建模关键参数选择对模型性能的影响。结果表明，经过LDA降维的光谱数据能实现更好的聚类分布，可有效提高评估模型的准确率。同时，应用LDA-SVM模型能获得最高的老化等级评估准确度，达94.58%。所采用的模型建模方法可有效实现基于便携式LIBS的T91耐热钢老化等级评估。

点阵结构具有优异的抗压性能和吸能性能，被广泛应用于生物医疗、车辆工程和航空航天等领域。采用拓扑优化设计和激光选区熔化成形技术(SLM)，制备一系列等密度和梯度点阵结构，研究其表面形貌、抗压形变行为和吸能性能。研究结果表明，SLM技术具备成形微小结构的能力，可制备出相对密度大于0.20的点阵结构；等密度点阵结构的抗压形变机制为整体发生弹性屈曲，进而实现致密化，而梯度点阵结构的抗压形变机制为逐层发生形变压实，达到致密化；点阵结构的能量吸收能力值与相对密度成正比，与结构类型无关；能量吸收效率受结构的密度分布影响，梯度点阵结构具有更高的能量吸收效率。

以石灰石为原料，利用HNO3酸解和Ca(OH)2沉淀除杂精制得到Ca(NO3)2溶液，在氨氛围下采用CO2碳化法制备食品级球霰石型碳酸钙。探讨了碳化工艺参数对碳酸钙晶型调控的影响，并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及傅里叶变换红外光谱仪对产物进行表征，提出了NH+4和NH2COO-共同作用调控球霰石晶型生成的机理。结果表明，氨氛围有助于球霰石的稳定成核。当NH3·H2O浓度为13%(质量分数)、CO2流量为05 L/min、反应温度为25 ℃、反应时间为25 min时，制得2~5 μm的单一相球霰石碳酸钙微球，产物的纯度达到995%(质量分数)，质量符合《食品安全国家标准 食品添加剂 碳酸钙》要求。本研究可为石灰石的高值化利用和亚稳态球霰石型碳酸钙的制备提供理论基础。

光学级金刚石膜的快速生长一直是微波化学气相沉积金刚石研究领域的热点和难点之一，通常对于大尺寸金刚石膜的生长速率和光学质量不可兼得。采用正交实验方法，优化光学级金刚石膜的工艺参数，最终在高功率、高甲烷同时辅助氧气刻蚀条件下，实现了光学级金刚石材料的快速生长，其生长速率为3.1 μm/h，可见光波段内透过率最高为70.9%，10.6 μm处红外透过率达到68.9%。等离子体诊断结果表明，高质量金刚石的快速生长主要由于高功率密度有助于原子H的激发和CH₄的分解，加入氧气也有助于CH₄的分解，同时对非金刚石相具有刻蚀作用，从而实现了高质量金刚石膜的快速沉积。

利用ANSYS有限元软件分析了横向磁场下不同坩埚转速对200 mm半导体级直拉单晶硅的流场及氧浓度的影响。研究结果表明: 在横向磁场下, 硅熔体的流场和氧浓度分布呈三维非对称性, 熔体对流形式主要包括泰勒-普劳德曼漩涡、浮力-热毛细漩涡及次漩涡, 其中前两者有助于氧挥发, 而次漩涡则起到抑制作用。当坩埚转速较低(0.5~1.0 r/min)时, 较弱的熔体对流强度导致坩埚壁与固液界面间的热传导效率低, 氧主要以扩散机制迁移至固液界面, 熔硅中氧浓度高; 当坩埚转速较高(2~2.5 r/min)时, 氧通过强对流形式迁移至固液界面。随着坩埚转速增加, 次漩涡和浮力-热毛细漩涡的作用强度提高, 浮力-热毛细漩涡影响区域远离自由表面, 使硅熔体中的氧浓度呈先下降后上升的趋势。数值模拟结果与实验结果均表明, 在横向磁场条件下优选1.5 r/min的坩埚转速可获得平均氧浓度较低的单晶硅。上述分析结果可以为横向磁场下半导体级单晶硅拉晶参数优化提供参考依据。

半导体级单晶硅是芯片的基础核心材料, 其晶体的氧含量分布对晶圆品质有重要影响。通过优化提拉单晶炉的热屏结构可有效控制晶体生长过程中的氧含量分布, 但难以通过实验探究其内在影响机制。本文采用ANSYS有限元分析, 研究了热屏结构对200 mm半导体级直拉单晶硅氧含量分布的影响。针对一段式、二段式两种典型的商用单晶炉热屏结构, 模拟了拉晶初期(300 mm)、中期(800 mm)、末期(1 000 mm)三个等径阶段的温度场、流场分布, 固液界面温度梯度及径向氧含量分布。计算结果表明, 与二段式热屏相比, 一段式热屏的熔体温度场均一性较好, 固液界面的温度梯度较小。此外, 一段式热屏的氩气流场有利于熔体自由表面上方SiO气体挥发和减弱熔体的剪切对流, 使固液界面前端向晶体扩散的氧减少。因此, 一段式热屏的固液界面径向氧含量分布均匀性较好且晶体中的氧含量较低。

利用DSC-TG、XRD、IR、Raman和NMR等测试手段, 研究了不同煅烧温度(650、700、750、800、850 ℃)下低品位黏土物相和结构的变化。结果表明: 低品位黏土主要由高结晶度的石英组成, 并含有少量晶化程度较低的多硅白云母、高岭石、伊利石、方解石、黄铁矿和微斜长石。650~850 ℃高温煅烧后, 高岭石和伊利石分解为非晶的SiO2和Al2O3, 部分石英转变为无定形的SiO2; 低品位黏土矿物中的吸附水和结构水分解, 铝氧八面体逐渐转变为铝氧四面体, 石英中Si-O-Si的近程有序结构也受到了一定程度的破坏。

为了解冻融环境下泡沫混凝土的单轴压缩特性, 分别对4种密度(500、600、800和1 000 kg/m3)的泡沫混凝土进行了变加载速率(10~100 N/s)的试验研究, 并基于X-CT重构了冻融环境下泡沫混凝土的孔隙结构模型。在此基础上, 研究了单轴压缩过程荷载-位移曲线的特征及其影响因素, 并借助回归分析和灰关联理论分析了泡沫混凝土密度、冻融循环次数及加载速率与抗压强度的关联程度。结果表明: 冻融循环后泡沫混凝土单轴压缩过程荷载-位移曲线的切线模量大幅减小, 非线性特征加强; 冻融循环后试件孔隙率增大, 孔径分布离散化程度加强。冻融环境下泡沫混凝土抗压强度与密度等级之间始终保持指数关系, 相关系数均在0.9以上; 泡沫混凝土密度等级与抗压强度联系最为紧密, 其次是冻融循环次数和加载速率, 灰关联度均在0.65以上。

橄榄油因其高营养等特点, 成为植物油中日常消费量逐渐增大的主要品类。 橄榄油按照加工工艺分为初榨、 精炼和混合等不同质量等级。 由于不同等级橄榄油价格差异较大, 导致橄榄油市场存在以次充好等问题。 同时, 涉及等级鉴定的指标繁杂, 对应的理化检测方法大部分涉及大型实验室设备, 检测成本高、 效率低且工作量繁重。 我国是橄榄油的主要进口国, 采用产品标准中逐项指标确认后判定的模式, 无法满足目前急速增长的进口产品快速通关要求。 该研究聚焦进口橄榄油在口岸监管现场的快速质量评价需求, 开发了多光谱信息同时采集和降维融合成像的方法, 将紫外-可见光谱与拉曼光谱进行特征数据融合, 构建拉曼-紫外可见2D谱图, 通过二维成像进行指纹特征判断, 构建特级初榨橄榄油、 精炼橄榄油以及果渣油的标准2D融合成像源图, 作为等级区分标准对照二维谱, 进行橄榄油等级可视化判定； 结合空间角度值转化算法对橄榄油进行等级定性评判, 通过角度值计算得到特级初榨橄榄油与精炼橄榄油的夹角范围在0.794 7～1.094 7之间, 与油橄榄果渣油其值在1.157 0～1.319 8之间, 而特级初榨橄榄油之间角度值均小于0.1, 由此可进行不同橄榄油的等级判定； 采用角度决策模型进行橄榄油掺杂样品定量分析。 制备不同等级橄榄油的混合样本计算得到特级初榨混合精炼橄榄油、 果渣油的模型相关系数r分别为0.994 2和0.991 0, 代入不同样本进行验证, 相对误差在-4.48%~2.58%之间。 采用拉曼-紫外可见融合光谱结合化学计量学建立二维标准谱图对橄榄油等级可视化判定, 并建立初榨橄榄油掺伪检测模型进行橄榄油含量的定量分析, 实现口岸食品质量和安全风险信息的多维度、 高精度和高准确度直观展示。 通过采用进口橄榄油质量等级的快速筛查方法, 能有效提高口岸关注风险的监测效率, 提高进口食品监管的精准度, 为口岸食品风险监测方式模式的智慧转换提供技术支撑。