采用砂磨工艺获得了亚微米氧化铝复合粉体，用于制备微晶氧化铝陶瓷基板，研究了浆料组成对浆料流变学性质、生坯密度、生坯应力-应变行为的影响，以及烧结制度对平均晶粒尺寸和基板抗弯强度的影响。结果表明，固相含量、R值(增塑剂和黏结剂的质量比)和分散剂用量等关键因素决定了流延浆料的流变学性质。R值增大导致生坯强度和密度降低，提高固相含量有利于增加最大可流延厚度，优化工艺条件下可制备0.16~1.20 mm的坯片。当烧结温度为1 550 ℃、升温速率为2.5 ℃/min、保温时间为60 min时，制备的陶瓷基板平均晶粒尺寸为1.1 μm左右，晶粒尺寸分布均匀，抗弯强度达到(440±25) MPa。

在Na2O-MgO-CaO-Al2O3-SiO2-P2O5的多元釉系统中，通过研究不同氧化铁含量釉熔体的显微结构及析晶行为规律，揭示了釉面不同呈色的机理。结果表明：磷酸钙促进了釉系统中的分相作用，进而对釉面呈色起到重要作用；当氧化铁浓度较小时，Fe3+以离子形式存在，这时Fe3+以化学发色为主导致釉面呈现墨绿色；随着氧化铁的增加，釉层分相作用加强其相界面增大，入射光在大量的相界面间经过多次的散射和消耗被吸收，最终形成釉面的黑色效果；过量的氧化铁会从釉层硅酸盐网络体系中析出，形成α-Fe2O3纳米晶体导致釉面呈现出红色；釉层的α-Fe2O3纳米晶体继续长大形成针状阵列排布结构，进而对入射光进行相干散射形成釉面的银灰色效果。随着氧化铁用量的变化，化学发色和结构发色的共同作用形成釉面的不同呈色效果。

陶瓷支撑体是多孔陶瓷膜应用的基础。对于传统陶瓷支撑体(如氧化铝)，昂贵的原料价格及较高的烧结成本限制了其进一步应用。因此，选用合适的天然矿物原料来实现陶瓷支撑体的低成本制备成为当前研究重点。本工作以高岭土、滑石、碳酸钙为原料，制备出系列多孔陶瓷支撑体。采用热膨胀仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、压汞仪、万能试验机对坯体的烧结特性以及多孔陶瓷支撑体的物相组成、显微结构、孔径尺寸分布、抗弯强度和耐酸碱腐蚀性进行了研究。结果表明：坯体具有优良的低温烧结特性，通过化学反应烧结机制实现了多孔陶瓷支撑体的制备。烧结温度在1 000～1 200 ℃间较为适宜，所得支撑体的显微结构均匀，孔径呈单峰分布，开口气孔率、平均孔径尺寸、抗弯强度、0.1 MPa气体压力差下氮气通量分别为49.8%～49.4%、1.09～1.83 μm、40.57～28.85 MPa、119～340 m3·m-2·h-1，同时具有良好的耐碱腐蚀性能。

采用活化Mo-Mn法和活性金属钎焊（AMB）工艺对Al2O3陶瓷进行金属化处理，分别研究了两种金属化工艺的界面形貌、新相的形成及显微结构的演变，并测试了Al2O3/Cu的力学性能和气密性。研究表明：采用活化Mo-Mn法的封接界面处出现玻璃相的迁移，形成了立方相MnAl2O4，可以提高封接强度。AMB工艺中活性元素Ti与Al2O3反应依次形成厚度为0.64 μm的TiO和1.03 μm的Cu3Ti3O。各层间热膨胀系数（CTE）的差异给钎焊接头提供了良好的热弹性相容性且降低了残余应力。活化Mo-Mn法的封接强度(（60.2±7.7） MPa)比AMB工艺(（43.1±6.9） MPa)高，但在气密性方面两者并无明显差别(均在2.3×10-11 Pa·m3·s-1左右)。

固体氧化物电池(SOCs)作为一种绿色、高效的全固态能量转换装置, 既能在燃料电池模式下将氢、碳、烃、醇等燃料的化学能转化为电能, 又能在电解池模式下分解水制氢, 在缓解全球能源危机、实现碳中和等方面具有重要意义。然而, SOCs常用的Y2O3稳定的ZrO2(YSZ)电解质材料在1 000 ℃以上才具有较高的离子电导率, 但过高的工作温度会提高运行成本, 限制材料选择, 并降低系统稳定性。因此, 降低工作温度一直是SOCs发展的核心问题之一, 开发高电导率电解质材料和降低电解质膜厚度是实现SOCs中低温化应用的主要路径。本文从材料开发和薄膜制造两方面对中低温SOCs各类氧离子电解质的研究进展进行梳理, 针对ZrO2、CeO2、Bi2O3及LaGaO3基固体电解质, 系统阐述了异价离子掺杂对提升氧离子电导率和稳定相结构的作用机制, 介绍了电解质薄膜的制备技术和导电性能, 为发展高性能固体氧化物电池电解质材料提供参考依据。

本研究采用水热法，以柠檬酸为螯合剂，通过控制n(Sn4+)/n(Sn2+)的数值，合成了由具有丰富氧空位的SnO2纳米晶体组装成的微球。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)及UV-Vis漫反射光谱对SnO2纳米微球进行表征分析，结果表明：在酸性水热条件和柠檬酸的螯合作用下，二氧化锡纳米晶体聚集形成微球；在Sn4+/Sn2+摩尔比例为3∶7时，其微球尺寸最小，整体分散性较好；同时适量二价锡离子的掺杂使得该样品氧空位浓度达到最佳，氧空位的存在将使得样品光吸收范围拓展至可见光，因而该样品显示出较强的可见光催化效率，在8 min内完全降解甲基橙。

采用新型振荡压力烧结工艺(OPS)制备了h-BN陶瓷，研究了振荡压力对h-BN陶瓷烧结致密化以及晶粒生长的影响，并结合致密度、微观结构及断裂可靠性等因素，对不同烧结工艺下的氮化硼陶瓷的晶粒定向程度以及力学和热学性能进行了探究。研究表明：与采用热压烧结工艺(HP)制备的氮化硼陶瓷相比，采用OPS工艺制备的陶瓷表面更为致密，断面的晶粒定向排列逐渐清晰，高比例平行排列的片状BN晶粒能有效提高BN陶瓷的致密化程度。OPS试样的硬度、断裂韧性以及抗弯强度最高分别达到了0.31 GPa、1.09 MPa?m1/2和74.4 MPa，较相同烧结参数下的HP试样有了大幅提升。结合XRD谱计算出的晶粒定向排列数据可知，振荡压力的引入明显促进了氮化硼陶瓷的致密化烧结，断裂可靠性和热导率均获得了提高。