基于时域有限差分法仿真模拟了毫米级超材料的中远红外光谱响应，并结合电场散射效应分析了毫米方形图案的边缘电场分布对红外反射率的影响。通过参数扫描法优化得到了方形单元的最优厚度。将边缘区域离散化为独立单元，并将x、y方向分别设置为完美匹配层（PML）、periodic边界条件，通过迭代计算及加权叠加获得了毫米方形超材料的红外光谱响应及电场分布。结果表明，该超材料在2~16 μm内的红外反射率保持在81.9%以上，最高可达87.05%。当图案占空比相同时，单元周期的减小增强了超材料边缘区域的电场散射效应，导致其在8~10 μm远红外波段内的反射率保持在84.25%以上。实测结果与仿真结果较好地吻合，这为毫米级红外辐射抑制超材料的设计提供了新的思路。

基于能带理论设计了一种用于红外高反射的新型一维光子晶体。根据麦克斯韦方程的传输矩阵计算基础，得到了布洛赫波与入射光频率的色散关系，并由此构建了光子晶体能带结构。入射光波在介电常数周期变化结构中的布里渊区边界多次反射后会形成驻波，从而产生光子禁带。叠加3~5 μm和8~12 μm两种周期结构的光子晶体可以使光子禁带拓宽2.2×10¹³ Hz。在此基础上，选用折射率色散小的材料体系Si/ZnO设计并制备了13层一维光子晶体，该晶体在3~5 μm和8~12 μm红外波段的平均反射率在91.3%以上。实验结果与仿真结果吻合，验证了模型和理论的高可靠性。

为了提升磷酸盐胶黏剂的耐高温性能, 以自制的磷酸二氢铝为基体, 纳米Al2O3、Si粉和低温熔融玻璃粉(Zn-B-Si-Al-R)等为填料, 制备出一种新型磷酸盐粘结剂, 并对其界面反应机理进行了分析。结果表明: 当Fe2O3、ZrO2、CuO的添加量分别为5%、10%、15%(质量分数)时, 粘结剂在500 ℃的高温拉伸强度为5.28 MPa, 质量损失率仅为7.8%。从室温至500 ℃, 粘结剂与不锈钢基体热膨胀系数匹配良好, 两者的差值始终小于1.5×10-6 K-1。同时, 电势差异促进了Fe与Cu的离子交换, 在界面处形成成分梯度层, 有效缓解因热失配而产生的热应力, 提高粘结剂在高温下的粘结强度。

为改善SiC基复合陶瓷的抗氧化性能，以SiC基复合陶瓷为对象，研究了B4C的添加量对SiC基复合陶瓷显微结构、力学性能和抗氧化性能的影响。结果表明，添加B4C可提高材料中SiC的结晶性和石墨化程度；经1 450 ℃处理后，当B4C添加量为6%(质量分数)时，SiC基复合陶瓷的线变化率由1.39%降至0.58%；抗折强度和抗压强度分别由28.06 MPa和48.03 MPa提高到50.25 MPa和98.58 MPa(分别提高1.8倍和2倍)；当B4C添加量由0增加到6%时，SiC基复合陶瓷经1 400 ℃烧结(氧化气氛)的氧化指数由30.33%降低至18.35%，氧化层厚度由3.52 mm降至0.23 mm。添加B4C可提高SiC晶须的生成量，显著增强SiC基复合陶瓷的强度和抗氧化性。

为了解决常见吸波材料厚度大、吸波频带窄的问题，设计了一种采用新型偶极子方环交叉元结构的带宽大、厚度薄的吸波器，它由导电浆料和氧化铝陶瓷组成。基于有限差分时域方法采用CST软件仿真计算了该吸波器的电磁参数与反射率之间的关系。利用等效介质理论反演得到了吸波器的等效电磁参数与等效阻抗。通过优化偶极子方环交叉元结构的单元尺寸和电路参数，设计的吸波器在11.0~18.0 GHz频率范围内反射率小于-10 dB，厚度为1.6 mm，品质因素（FOM）远高于大多数文献报道的吸波器。研究发现该吸波器的损耗机制为共振损耗和欧姆损耗，组合频率选择表面（FSS）可以增强电磁损耗。实测结果与仿真吻合得较好，该超材料吸波器具有超薄宽带吸收的特性。

以TiO2为烧结助剂，采用反应烧结法在B4C陶瓷中原位生成TiB2，制备出致密的B4C陶瓷，并对其强化机制进行了分析。结果表明：随着TiO2添加量的增加，B4C陶瓷的致密度和抗弯强度先增大后减小，断裂韧性不断增大。当TiO2添加量为5% (质量分数)、烧结温度为1 700 ℃时，B4C陶瓷致密度达到99.6%；当TiO2加入量为15%时，B4C陶瓷的Vickers硬度为36.0 GPa，断裂韧性为4.38 MPa·m1/2，抗弯强度为405 MPa，综合性能最优。原位生成的TiB2抑制了B4C陶瓷晶粒长大，消除了裂纹尖端应力，使裂纹产生偏转和分叉，对B4C陶瓷起到细晶强化和增韧作用。

SiC纳米线具有吸波性能强、作用频带宽、密度低的优点，但是由于SiC较差的阻抗匹配条件和较低的电导率，影响了其吸波性能的进一步提高。为了调节SiC的电子结构，改善其电磁性能，以硅微粉、活性炭、La2O3粉末为原料通过碳热还原法在1 600 ℃合成了La3+掺杂SiC纳米线。结果表明：掺杂La3+能够增大SiC纳米线的长径比和堆垛层错密度，增强其形成三维网状结构和界面极化的能力，其介电性能得到了提高。在2~18 GHz范围内，其介电实部由3.08~13.48(x=0)提升至3.33~19.75(x=1.0%)，介电虚部由3.45~6.98(x=0)提升至5.03~11.56(x=1.0%)。同时La3+掺杂提高了SiC纳米线的电导率，增强了其电导损耗。由于SiC纳米线界面极化和电导损耗的同时增强，掺杂2.0%的La3+的SiC纳米线在厚度为2.0 mm时达到了最小反射损耗(RL) -31.46 dB，有效吸收带宽(RL<-10 dB)为7.18 GHz。通过第一性原理计算研究了SiC纳米线及La3+掺杂SiC纳米线的电子结构，结果表明，La3+掺杂后SiC纳米线的带隙减小，验证了其导电性的增强。La3+掺杂能够在引入掺杂元素的同时增大SiC纳米线的堆垛层错密度，克服了掺杂元素时堆垛层错密度降低的现象，为合成高吸波特性SiC纳米线提供了思路。

红外高反射薄膜是实现超低损耗光学器件、红外隐身等技术的关键基础材料。根据多层光学薄膜的传输矩阵原理，得到一维光子晶体的反射率和透射率表达式，分析推导了一维光子晶体的能带结构。利用传输矩阵原理，以Ge和SiO2为介质材料设计了28层λ/4一维光子晶体结构。随后，利用有限元法计算其光子能带，使用折射率差值更大的PbSe和SiO2，计算出光子晶体的第一、第二禁带分别为2.01×1013 ~ 4.11×1013Hz和8.13×1013~1.02×1014Hz。优化后的λ/4一维光子晶体结构层数低至14层，实现了3~5 μm和8~14 μm的高反射率。

以Mg(OH)2、NH4H2PO4、ZrCl2O·8H2O为原料, 在不同的热处理温度(800 ℃、900 ℃、1 000 ℃、1 100 ℃)下应用固相反应法合成磷酸镁锆(MgZr4,PO4)6(MZP)粉体, 研究了其热重-示差扫描热(TG/DSC)图谱、物相组成、微观形貌和高温电性能。结果表明, 900 ℃处理下可以合成纯相MZP粉体, 且粉体能稳定存在。随着热处理温度的升高, 出现了Zr2O(PO4)2第二相产物, 其物量随着热处理温度的升高而增多。合成的MZP粉末具有2~5 μm大小不等的颗粒状, 表面粗糙, 并有更小颗粒聚集及呈不规则立方体状, 还有极少量的形状为棒状, 表面光滑, 尺寸大小为2 μm的两种形态。随着温度的升高, MZP由于镁离子通道扩散能力的增加, 试样的电导率提高了3个数量级。