U₃Si₂是轻水堆中最具前景的事故容错核燃料之一，有望在未来取代UO₂核燃料而被广泛使用。目前，采用放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering，SPS）技术制备U₃Si₂芯块的研究已被广泛报道，但SPS参数对芯块性能的影响还尚不明确。本文采用SPS技术制备了U₃Si₂芯块，并研究了不同烧结温度（1 000~1 300 ℃）和压力（30~90 MPa）对芯块的力学和热学性能的影响。利用激光导热仪测量了芯块的热扩散率，并计算出芯块的热导率。通过纳米压痕仪测量芯块的力学性能，包括硬度、杨氏模量和断裂韧性。研究结果表明：所制得的U₃Si₂芯块热导率在27~700 ℃范围内均呈现线性增加的趋势，并随着烧结温度和压力的升高而增大；芯块的硬度和杨氏模量随烧结温度升高而增大，且随着压力的升高呈现先增加后平缓的趋势，并在60 MPa趋于平缓；芯块的断裂韧性随烧结温度升高而降低，并随着烧结压力的升高而增大。基于上述结果，提出了优化的SPS参数。本研究将为高性能U₃Si₂燃料的制备提供参考。

采用高温熔融法制备了R2O-Bi2O3-B2O3-SiO2系无铅低熔点玻璃，并将其应用于汽车玻璃油墨，重点研究了组成对玻璃结构、热学性能和耐酸性能的影响规律。结果表明，随着Bi2O3/B2O3和Bi2O3/SiO2的增加，［BO3］和［BiO3］三角体结构单元数量逐渐减少，［SiO4］和［BO4］四面体结构单元数量逐渐增多，玻璃的网络结构增强。当碱金属氧化物总量为15%(摩尔分数)时，双碱玻璃的热膨胀系数α25~320 ℃、转变温度Tg和软化温度Tf比单碱玻璃的小，耐酸质量损失率Dr更低。当n(Li2O)∶n(Na2O)=1∶1时，双碱玻璃的α25~320 ℃为9.35×10-6 ℃-1，Tg值降低至439.8 ℃，Tf值为481.7 ℃，Dr值为0.006 70 g/cm2。将其应用于汽车玻璃油墨，烧结后的油墨具有良好的附着力、黑度、遮盖率和光泽度。

Yb∶CaGdAlO4(简写为Yb∶CALGO)晶体具有部分无序的结构、优秀的热学和光谱性质、吸收发射带宽，适合采用商用高功率InGaAs二极管泵浦以实现高功率超快激光运转，其较高的非线性折射率系数有利于对锁模激光器的优化。该晶体还具有能级结构简单、本征量子缺陷低、辐射量子效率高等优点，是近年来新一代紧凑型、高效率、低成本激光二极管(LD)泵浦飞秒激光增益介质。本文简要介绍Yb∶CALGO的晶体结构、晶体生长、缺陷分析、热学性质和光谱性质等，并综合国内外学者近期的一些研究成果，重点综述了Yb∶CALGO晶体在半导体可饱和吸收镜、克尔透镜锁模的超快激光器及再生放大器超快激光技术中的最新研究进展。

以铁尾矿多孔陶瓷为载体, 通过自发浸渗法成功制备出了添加石墨烯的复合相变储能材料, 并对该材料热学性能及稳定性进行测试。结果表明: 通过改变载体孔隙率, 可以制得导热系数为0.41~0.59 W/(m·K)、潜热为69~120 kJ/kg、热学稳定性良好的导热增强复合相变储能材料。通过拟合, 复合相变储能材料的导热系数与多孔载体的孔隙率呈线性关系, 且经100次热循环后材料熔化潜热和导热系数分别降低了3.2%和16.7%。本研究为固废铁尾矿在蓄热、储能领域的应用提供了新思路。

本文以高纯Lu2O3、Er2O3为原料，使用自主设计、制造的自动等径导模炉，采用导模法(EFG)生长了25 mm×20 mm的7.82%(原子数分数)Er∶Lu2O3单晶，分凝系数为0.92，并探索了退火条件。X射线衍射仪(XRD)结果为纯相，X射线荧光光谱仪(XRF)结果证明杂质含量较低。利用吸收光谱计算在972 nm及1 535 nm附近的吸收截面，分别为3.24×10-21 cm2、8.43×10-21 cm2，半峰全宽(FWHM)分别为28.22 nm、27.31 nm。热学性能测试结果表明，在30 ℃时热导率为13.28 W·m-1·K-1。利用扫描电子显微镜(SEM)对晶体表面微观形貌进行了表征。

硅系气凝胶是目前研究理论最为完善、合成技术最为成熟的气凝胶材料。本工作分别以四乙氧基硅烷(TEOS)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、MTMS与二甲基二甲氧基硅烷(DMDMS)混合硅源、乙烯基甲基二甲氧基硅烷(VMDMS)为前驱体, 制备了不同种类的硅系气凝胶。所制得的硅系气凝胶具有较高的比表面积, 并呈现出纳米多孔的网络结构。本研究详细探讨了前驱体结构对气凝胶的力学及热学性能的影响。结果表明, 硅系气凝胶的骨架结构交联度越低, 弹性性能越好; 同时, 引入有机碳氢链会进一步提升气凝胶的弹性性能。所制备的硅系气凝胶兼具良好的保温隔热性能, 常温热导率在0.032~0.041 W/(m·K)范围内, 热重损失随着骨架结构内有机组分的增多而增大。这些优良的力学及热学性能使硅系气凝胶在保温隔热、储能等领域均具有广阔的应用前景。

利用分步傅里叶算法求解锥形半导体激光放大器中的稳态行波方程,对线性张角结构和非线性张角结构波导形状的激光放大器进行光学和热学性质的数值模拟。通过比较两种结构的激光放大器的输入电流-输出功率曲线,输入功率-输出功率曲线和光丝形成数量,研究放大器中光丝的形成机理,解释两种激光放大器中不同光场分布的原因。结果表明,非线性张角结构的放大器不仅能使增益分布和光场分布更契合,而且能减小波导边缘反射光和入射光的耦合,所以有着更高的光光转换效率和更稳定的模式输出。

为了增强稀土络合物的物理化学性能和成型加工性能，以扩大稀土发光材料在防伪、荧光标识与OLED等领域中的应用，本文将实验合成的铕的络合物溶于聚丙烯腈，通过静电纺丝技术制备了一种新型的Eu(BPA)3phen/PAN紫外荧光复合纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、热重差热分析仪(TG-DSC)与荧光光谱仪(FL)对发光纳米纤维的性能进行分析。实验结果表明，复合纤维的直径分布在200~400 nm，且随机取向。热重分析表明，Eu(BPA)3phen/PAN复合纤维的初始分解温度约为310 ℃，热稳定性较好。此外，研究了掺杂不同浓度Eu(BPA)3phen对纤维发光性能的影响，发现纤维的荧光发射强度随着Eu(BPA)3phen含量的增加呈现先增后减的变化趋势，当Eu(BPA)3phen的含量为2.5%时，荧光强度最高。这种新型的的Eu(BPA)3phen/PAN荧光复合纤维在防伪和OLED等方面具有潜在应用价值。