通过固相反应法制备出室温下高离子电导率Ta掺杂的锂镧锆钽氧（Li_6.5La₃Zr_1.5Ta_0.5O₁₂，LLZTO）固体电解质，详细研究了电子束辐照对LLZTO固体电解质结构和性能的影响。结果表明：电子束（250 kGy、500 kGy）辐照后并未产生其他杂相，且晶格间距随着剂量的增加逐渐变大，这有利于降低离子在晶格中的扩散能垒。第一性原理的计算发现，低剂量电子束辐照样的Li⁺扩散能垒比未辐照样降低了0.07 eV，说明辐照产生的缺陷能促进Li⁺扩散。辐照前后的电解质交流阻抗测试进一步证实了低剂量的电子束辐照有利于提升电解质的离子电导率。利用电子束辐照探究其对LLZTO氧化物固体电解质结构和电导率的影响对固体电解质的研究具有重要意义。

液晶网络是由液晶聚合物单体适度交联得到，兼具有聚合物的弹性和液晶的各向异性，包括多刺激响应能力、可逆的驱动以及可编程的形状变形等性能，因此具有良好的外场响应性、分子协同作用和弹性。氧化石墨烯膜层具有优秀的光热转换性能，而光具有环保性、远程可控性等优异的特性，因此光致形变的氧化石墨烯/液晶网络（GO-LCNs）复合膜逐渐成为人们的研究热点。它可以制作柔性机器人、仿生光热驱动器等先进器件，具有良好的发展前景。本文在两种厚度的液晶网络膜上制作氧化石墨烯薄膜，构成氧化石墨烯/液晶网络复合膜，测量了温度或红外光作用下液晶网络膜厚度对其响应性能的影响。本文结果为复合膜的应用设计提供了实验基础，并以此为基础设计了GO-LCNs复合膜的仿生器件。

为了利于高功率微波系统的紧凑化和小型化，降低系统能耗，对产生引导磁场的超导磁体系统进行了研究设计。超导磁体使用稀土钡铜氧化物线饼组成。低温系统采用4台小型风冷式斯特林制冷机对超导磁体冷却。为了适用于车载环境并降低漏热，采用了一种非金属材料的新型锥体结构作为磁体的承载结构，并通过仿真分析了一般的车载环境下的磁体结构承载情况。整个高温超导磁体工作温区为40～50 K，达到目标场时的通电电流为77.49 A，均匀区场强达到4 T。整个系统能耗较传统技术降低80%。通过实验测试出高温超导磁体的温度运行上限为48.9 K。

二维材料具有高折射率和高透光率等优异光学特性，利用激光加工氧化石墨烯材料，会发生还原反应并生成具有类石墨烯材料特性的还原氧化石墨烯，这使得基于氧化石墨烯材料设计菲涅耳透镜成为可能。相较于传统的光学透镜及微型光学透镜，这一设计将透镜的尺寸从厘米级缩减到纳米级。针对工作波长532 nm设计了基于氧化石墨烯薄膜的菲涅耳透镜，通过瑞利–索末菲衍射理论及电磁场数值仿真测试了菲涅耳透镜的聚焦效果，并且通过滴铸法制备了氧化石墨烯薄膜（约500 nm），在薄膜上用激光加工菲涅耳透镜，最终得到透镜聚焦光斑直径2.14 μm，聚焦效率41.2%。相比旋涂法制备氧化石墨烯薄膜，滴铸法制备氧化石墨烯具有效率高、价格低廉的优点。该设计为纳米级的基于氧化石墨烯的光学系统的集成化和大规模生产提供了可能。

Modern scintillator-based radiation detectors require silicon photomultipliers (SiPMs) with photon detection efficiency higher than 40% at 420 nm, possibly extended to the vacuum ultraviolet (VUV) region, single-photon time resolution (SPTR) < 100 ps, and dark count rate (DCR) < 150 kcps/mm². To enable single-photon time stamping, digital electronics and sensitive microcells need to be integrated in the same CMOS substrate, with a readout frame rate higher than 5 MHz for arrays extending over a total area up to 4 mm × 4 mm. This is challenging due to the increasing doping concentrations at low CMOS scales, deep-level carrier generation in shallow trench isolation fabrication, and power consumption, among others. The advances at 350 and 110 nm CMOS nodes are benchmarked against available SiPMs obtained in CMOS and commercial customized technologies. The concept of digital multithreshold SiPMs with a single microcell readout is finally reported, proposing a possible direction toward fully digital scintillator-based radiation detectors.