为探究橡胶颗粒及玄武岩纤维交互耦合后对混凝土力学性能的影响, 本文以橡胶体积掺量、玄武岩纤维体积掺量、玄武岩纤维长度作为三个主要因素, 通过抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度及抗折强度试验研究三个因素对玄武岩橡胶混凝土的影响。结果表明: 橡胶掺量的增加会降低混凝土的力学性能, 但会改善混凝土的变形能力并降低脆性, 玄武岩纤维的掺入可以改善混凝土各项力学强度, 但掺量过多时, 除抗拉强度外, 其余强度均下降。综合分析得出当橡胶体积掺量为10%, 玄武岩纤维体积掺量为0.10%, 玄武岩纤维长度为18 mm时混凝土各项力学性能最优。基于受压应力-应变全曲线分析, 提出玄武岩橡胶混凝土的受压应力-应变本构模型, 为玄武岩橡胶混凝土构件的非线性分析和工程设计提供参考。

为了研究应力水平对混凝土超声波波速的影响, 本文设计并浇筑了素混凝土轴心抗拉试件、素混凝土轴心抗压试件、素混凝土立方体抗压试件、钢筋混凝土受弯构件, 并分别对素混凝土试件、钢筋混凝土构件进行不同应力水平下的超声波波速检测试验。结果表明: 拉、压应力水平对混凝土试件超声波波速影响较小, 可以忽略不计。低应力水平对钢筋混凝土构件超声波波速影响较小, 高应力水平导致混凝土构件出现裂缝时对超声波波速影响较大。混凝土构件拉应力-超声波波速关系曲线可分为无损伤期、损伤发展期、损伤稳定期、构件破坏期。当拉应力达到极限拉应力的15%~25%时, 构件从无损伤期进入损伤发展期, 此时超声波波速没有变化; 当拉应力达到极限拉应力的35%~55%时, 构件从损伤发展期进入损伤稳定期, 此时超声波波速降低了5%左右; 当拉应力到达极限拉应力的60%~75%时, 构件从损伤稳定期进入构件破坏期, 此时超声波波速降低了8%左右。

研究超薄高铝硅酸盐玻璃经过两次钾钠混合熔盐的离子交换强化处理后表面压应力、显微维氏硬度、抗冲击强度以及离子交换深度的变化情况。实验结果表明，通过二次交换强化处理后，玻璃的表面压应力由83.4 MPa提升到925.3 MPa，显微维氏硬度由657.5提升到875.1，落球测试高度由18.3 cm提升到 45.7 cm， K+的扩散深度也由一步离子交换的27 μm提升到二步离子交换的44 μm。

新一代锂铝硅玻璃逐渐成为航空透明件的主流结构材料, 由于其较高的弹性模量和优异的离子交换能力, 经过化学增强处理后具有优异的力学性能, 能够很好地满足航空透明件轻质、高强的需求。研究了 1.8 mm 厚度锂铝硅玻璃经过化学增强后的抗冲击性能变化, 采用不同增强工艺制备了多组样品进行落球冲击测试, 并依据应力包线进行了初步理论计算, 探讨了玻璃中心张应力对抗冲击性能的影响。研究结果表明, 1.8 mm厚度锂铝硅玻璃表面压应力为930 MPa左右时, 应力层深度在130~160 μm范围内抗冲击性能较佳, 玻璃具备较好的力学性能。

移动通信的发展使人们对移动电子设备的需求大大增加，也给相应的盖板玻璃行业带来繁荣。各个玻璃厂商都基于传统铝硅酸盐玻璃推出了自己的优质产品，然而通过调整配方、改进化学钢化制度等传统方式来进一步提高玻璃性能正变得困难。近期通过晶化增强玻璃力学性能的透明微晶玻璃引起了行业的广泛关注。本文首先回顾已成熟的化学钢化工艺，并介绍其在高碱铝硅玻璃上的应用。随后介绍应用于盖板玻璃的透明铝硅酸盐微晶玻璃。最后，对传统钢化玻璃、新型透明微晶玻璃的研究以及未来的发展趋势进行总结。

玻璃离子交换方法被广泛应用于信息显示、航空航天、高铁和光通信等新兴领域，其研究方兴未艾。玻璃离子交换研究主要集中在：探究玻璃离子交换机理，发现新型离子交换对，为实现玻璃更高力学和光学性能提供理论支撑；优化离子交换工艺参数和利用辅助电场等现代手段，实现离子交换自主可控，提高玻璃离子交换速率；针对离子交换玻璃的不同应用场景，提出了不同的性能评测指标，增强玻璃的性能指标主要是表面压应力和应力层深度，而波导玻璃的性能指标主要是折射率梯度。基于以上3个方面综述了玻璃离子交换的国内外研究进展。

高强度超薄盖板玻璃是电子信息产品的重要组成部分, 化学强化(离子交换)是提升超薄盖板玻璃力学性能的主要技术途径。在离子交换过程中, 玻璃易产生应力弛豫等现象, 导致化学强化玻璃难以具备较高的表面压应力、较大的应力层深度与较高的维氏硬度。本文采用两步法离子交换工艺, 研究了熔盐、离子交换温度与时间等因素对强化后超薄铝硅玻璃应力层分布及维氏硬度等性能的影响。结果表明, 本文所研发的两步法离子交换工艺, 可以使玻璃兼具较高的表面压应力、较大的应力层深度与较高的表面维氏硬度。离子交换后, 铝硅玻璃的表面压应力可达900 MPa以上, 应力层深度可达70 μm以上, 同时表面维氏硬度达7.2 GPa以上。

3D打印砂浆普遍存在层间界面粘结较弱、抗折强度较低的问题, 而膨胀水泥浆涂层涂覆于砂浆表面可产生表层压应力, 进而提升其抗折强度, 作为界面剂涂覆于层间可同时增强其界面粘结强度。本文通过将硫铝酸盐水泥与膨胀剂混合而成的涂层涂覆于速凝3D打印砂浆的表面与层间, 研究了该涂层对不掺纤维及掺0.5%(体积分数)玄武岩纤维3D打印砂浆试件力学性能的影响规律。结果表明, 涂覆层间涂层对无纤维与掺纤维速凝3D打印砂浆的层间界面粘结强度提升率分别为21.4%、12.2%, 同时对其抗压强度也有一定提升作用。仅涂覆表面涂层与仅涂覆层间涂层对3D打印砂浆的抗折强度提升效果相当; 同时涂覆表面及层间涂层对3D打印砂浆的抗折强度提升效果最显著, 与无纤维、掺纤维的无涂层试件相比, 提升率最高分别可达44.2%、23.2%。涂层对于无纤维3D打印试件层间粘结强度及抗折强度的提升效果优于掺纤维试件。

以环保可降解的天然生物材料制备功能器件越来越受到关注, 利用天然鸡蛋清作为栅介质层, 采用射频磁控溅射法在其上沉积ZnO 薄膜有源层, 制备低压双电层氧化锌基薄膜晶体管(ZnO-TFT)并对其电学特性进行了表征, 研究了器件在栅偏压和漏偏压应力下电性能的稳定性及其内在的物理机制。该ZnO-TFT 器件呈现出良好的电特性, 载流子饱和迁移率为5.99 cm2/(V·s), 阈值电压为2.18 V, 亚阈值摆幅为0.57 V/dec, 开关电流比为1.2×105, 工作电压低至3 V。研究表明, 在偏压应力作用下, 该ZnO-TFT 器件电性能存在一定的不稳定性, 我们认为栅偏压应力引起的电性能变化可能来源于栅介质附近及界面处的正电荷聚集、充放电效应和新陷阱态的复合效应; 漏偏压应力引起的电性能变化可能来源于焦耳热引起的氧空位及沟道中的电子陷阱。