面向航天领域极端复杂工况，Ti6Al4V/NiTi异质功能结构可在充分发挥高比强度、耐蚀性等材料性能优势的同时实现智能变形等功能需求。然而，两种金属过渡界面区具有较高的开裂倾向。笔者采用激光熔化同步输送异质合金粉末沉积成形工艺，在富氧环境下开展了组分梯度过渡的Ti6Al4V/NiTi合金的原位制备，并在此基础上通过等能量密度成形法和基板热管理，实现了Ti6Al4V/NiTi异质材料的一体化沉积成形，分析了过渡区界面组织的演化规律。扫描电镜和能谱分析结果表明：经组分梯度优化后，梯度层界面之间呈良好的冶金结合；随着NiTi组分逐渐增加，从Ti6Al4V区到NiTi区，相组成演变为α-Ti+β-Ti→α-Ti+NiTi₂→NiTi₂→NiTi₂+NiTi→NiTi→NiTi+Ni₃Ti。梯度过渡区的显微硬度从Ti6Al4V区的343 HV±13 HV变化到NiTi区的275 HV±10 HV，40%Ti6Al4V+60%NiTi区域由于NiTi₂强化相的析出而具有最高的硬度值，硬度值为576 HV±5 HV。

作为平面异质结钙钛矿太阳能电池（PSCs）的重要组成部分，电子传输层（ETL）在提升PSCs器件的性能和稳定性上起着重要的作用。尽管最常用的两类ETL材料——二氧化钛（TiO₂）和二氧化锡（SnO₂），均以纳米颗粒和溶液方式制备，TiO₂却面临着电子迁移率低、器件滞回效应大、化学稳定性差、需高温制备等问题，相比之下，SnO₂具有优异的光电学性质、更高的稳定性、可低温制备等优势。聚焦于基于SnO₂ ETL的PSCs稳定性和界面电荷提取，首先综述了SnO₂材料的物理性质和优点；然后从制备和成膜方法（如化学浴沉积、溶液旋涂等）入手，进一步阐明了SnO₂的体相和表面缺陷；最后基于SnO₂ ETL的缺陷，从界面钝化、体相掺杂和双电子层构筑等三方面重点介绍了提升PSCs稳定性和界面载流子提取效率的途径。该综述可助力PSCs性能和稳定性的进一步提升，为该新兴光伏技术进一步实用化贡献有用的见解。

以Ti6Al4V沉积层为基体，研究基体表面预处理对超音速激光沉积涂层/基体界面结合的影响。试验前，基体表面经过三种不同方式的预处理，分别为抛光、打磨和喷砂。利用X射线衍射仪和表面轮廓仪对基体表面的物相组成和粗糙度进行了分析，利用光学显微镜对涂层/基体界面结合进行了分析，利用单颗粒撞击有限元模型对颗粒与不同表面粗糙度基体的结合情况进行了分析。研究结果表明，打磨处理的基体由于表面生成氧化钛陶瓷相，涂层发生脱落。抛光处理的基体较喷砂处理的基体有更低的表面粗糙度，其涂层/基体界面结合更紧密。数值模拟表明，基体表面的起伏特征在颗粒/基体界面处促成温度和应变的不均匀分布，阻碍颗粒与基体间的紧密结合。

与传统金属材料相比, 氧化铝纤维增强氧化铝基(Al2O3/Al2O3)复合材料因具有比强度高、密度低、耐高温和抗氧化等特点, 已经成为新一代备受国内外学者关注的航空航天热结构复合材料。本文介绍了目前常用的氧化铝纤维及其基本性能, 总结了Al2O3/Al2O3复合材料中常用的界面相及其对复合材料性能的影响规律, 归纳了Al2O3/Al2O3复合材料的制备工艺及性能, 指出了该材料未来的发展趋势, 旨在为国内Al2O3/Al2O3复合材料的研究提供借鉴和参考, 促进Al2O3/Al2O3复合材料在航空航天领域热端高温部件上的广泛应用。

韧性城市构筑需要更多高强、高韧的混凝土基础设施, 现有钢纤维增强混凝土(SFRC)细观力学模型与断裂性能模拟研究仍存在挑战。本文借助Python软件对Abaqus前处理二次开发, 建立了SFRC三维细观模型, 全局插入内聚力单元模拟骨料与混凝土基体之间的界面, 研究钢纤维体积率VSF、混凝土基体强度、骨料粒径对SFRC单轴压缩断裂性能的影响。结果表明: VSF在0%~2.0%时, VSF越大, SFRC抗裂性能越好, 且残余应力更大; VSF为20%时, SFRC应力较未加入钢纤维混凝土提高了60.64%; 当基体强度增加时, SFRC的韧性也随之提高, C60、C80混凝土所对应的最大应力值与C40混凝土相比分别提高了66.48%、91.39%, SFRC的应力-步长曲线在弹性阶段变得更陡峭; 骨料粒径在5~7 mm时, 随着骨料粒径的增加, SFRC的抗裂性能显著增强。显然将分散、不定向的韧性钢纤维加入脆性混凝土基体中可有效增强混凝土设施的抗震韧性和抗裂性能。

为了捕获不同材料、不同尺寸的多微粒串列, 采用界面层腐蚀法制备了双锥角光纤探针, 搭建单光纤光镊系统捕获了酵母菌、二氧化硅和聚苯乙烯等材料的多微粒串列。结果表明, 对于相同材料的微粒, 双锥角探针所能捕获的微粒数量随其尺寸增加而减少, 而对于相同尺寸的微粒, 捕获微粒的数量随材料折射率增加而减少; 通过测量捕获微粒串列时各个微粒的捕获力, 发现串列中离探针尖端越远的微粒其所受捕获力越小, 在外力的作用下远端的微粒将率先逃逸; 理论计算显示当光纤探针的2次锥角超过60°时, 不能捕获2个或2个以上的球形微粒, 该结果和实验观测一致。此研究可应用于精细加工和微纳制造。

Sn基钙钛矿材料因其无毒、较宽带隙和热稳定性成为太阳能电池研究领域的热点。本文利用SCAPS-1D软件构建了结构为FTO/TiO2/CH3NH3SnI3/Spiro-OMeTAD/Ag钙钛矿太阳能电池并对其相关性能进行了数值计算。研究了钙钛矿光吸收层厚度、空穴传输层厚度、空穴传输层和钙钛矿光吸收层间面缺陷,以及工作温度对器件性能的影响, 然后对器件性能进行优化。经优化后, 钙钛矿太阳能电池的光电转换效率为30.955%。通过理论分析进一步为提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提供了新的思路。

碳化硅陶瓷可用作镁冶炼还原钢罐的内衬。在真空和1 200 ℃条件下, 通过扩散偶试验, 对SiC与耐热钢的界面反应进行了系统研究。结果表明, 在反应初期, 界面反应的主要产物为金属硅化物和石墨, 其中分布在界面的片状石墨阻碍了界面反应。由于界面上低熔点硅镍化合物的熔化, 片状石墨在Ni的催化作用下转变为纤维状石墨, 失去了对碳化硅的保护作用。界面反应由固-固反应转变为固-液反应, 界面反应过程加快, 加速了钢对碳化硅的侵蚀。与耐热钢相比, SiC与纯铁的界面反应速率明显降低, 金属熔化所需温度也显著升高。减少耐热钢中的Ni含量, 可以有效阻止耐热钢和SiC之间的反应。

本文基于中心质假说, 通过测试单个吸水树脂集料(SAP集料)或聚苯乙烯颗粒(EPS集料)的混凝土抗压强度, 定量表征了不同颗粒粒径(6~20 mm)SAP集料的正、负中心质效应。结果表明, SAP集料释水对水泥砂浆表现出界面增强的正中心质效应与形成孔洞造成的负中心质效应。提出了SAP集料引入气孔带来负中心质效应的经验公式。随着SAP集料颗粒粒径增加, 负中心质效应逐渐增强, 同时正中心质效应呈先增强后变弱的趋向。提出了SAP集料在不同水灰比砂浆基体中的“临界尺寸”的概念, 临界尺寸与基体的水灰比、养护龄期等因素有关。

为了解决废弃陶瓷再生利用和河砂短缺的问题，开展了低吸水率陶瓷再生砂(由废弃低吸水率瓷质陶瓷墙地砖制备而成，简称陶瓷砂)的性能及其等体积全取代河砂对砂浆力学和干燥收缩性能的影响研究。结果表明：陶瓷砂的吸水率、表观密度和压碎指标均较低，是一种轻质高强的细骨料；在水胶比、胶凝材料组成和砂浆工作性能相同的情况下，与河砂砂浆相比，水胶比为0.45、0.35和0.25的三种陶瓷砂砂浆的力学性能均明显提高，其中28 d抗压强度分别提高了39.1%、26.8%和24.6%，且28 d干燥收缩值分别降低了45.7%、17.9%和5.3%；水胶比越大，陶瓷砂砂浆的抗压强度、抗折强度和弹性模量提高幅度越大，干燥收缩值降低幅度越大。性能改善的机理是陶瓷砂自身强度高，陶瓷砂表面粗糙并含有1~20 μm的微孔，且含有大量1~5 μm的微粉，以其取代河砂后改善了砂浆中界面过渡区和水泥石的微观结构。