掺杂HfO2铁电薄膜在非易失性存储器件中的重要应用前景使其成为当前凝聚态物理与材料科学领域的一个研究热点。近年来，结果表明：La掺杂HfO2拥有优异的铁电性能，铁电剩余极化强度为45 mC/cm2，是目前HfO2基薄膜材料中报道的最高值。由于Nd与La的化学性质相近，Nd掺杂同样有望增强HfO2的铁电性，但相关研究工作却鲜有报道。使用氧化物分子束外延技术，在La0.67Sr0.33MnO3(底电极)/SrTiO3(001)衬底上外延生长高质量Nd掺杂HfO2(Nd:HfO2)薄膜。X射线衍射以及高分辨电镜表征结果均显示Nd掺杂有助于诱导HfO2从单斜相向正交相的转变，压电力显微镜和铁电测试仪进一步证实正交相Nd:HfO2具有良好的铁电性。此外，高分辨电子显微镜表征还发现Nd:HfO2靠近界面处存在四方相结构，衔接(111)晶向的Nd:HfO2和(001)晶向的钙钛矿氧化物衬底。Nd:HfO2薄膜的外延生长和铁电性的系统研究，扩充了掺杂HfO2的研究体系。

与传统铁电材料相比，具有准同型相界(MPB)的铁电体具有增强的介电、压电和电光性能。通过传统固相烧结技术获得致密的(1-x)Ba2NaNb5O15-xSr2KNb5O15 (BNN-SKN)钨青铜结构陶瓷二元固溶体系，系统研究了BNN-SKN的结构、介电和铁电性能，探究迄今尚未确定的MPB区域。Ccm2与P4bm共存的MPB在x = 0.7附近，随着SKN含量的增加，所测样品的相变温度及介电常数均在x = 0.7附近取得极值，Tm = 170.1 ℃, eTR= 1 211, em = 3 326，给出了BNN-SKN体系的铁电性能，并讨论了该二元体系铁电性变化的影响因素。

在自然环境中，机械振动能具有普遍性、多样性、无污染和易收集等优点，在各种形式的能量中占有一席之地，利用压电纳米发电机收集机械振动能可为智能化功能电子器件的供电问题提供一个可行的解决办法。本研究利用无铅钛酸钡(BaTiO3)纳米颗粒、碳纳米管和聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行复合，制备成BaTiO3/PDMS和BaTiO3/PDMS/C基压电纳米发动机。结果表明：随着BaTiO3含量的增加，BaTiO3/PDMS基压电纳米发动机输出信号呈现先增加后减少的现象，且在BaTiO3含量为12%时取得最优输出信号，其输出电流为42 nA、输出电压为18 V。此外，碳纳米管的引入有利提升BaTiO3/PDMS基压电纳米发动机的输出信号，且在碳纳米管含量为2%时BaTiO3/PDMS/C基压电纳米发动机取得最优输出信号，其输出电流为73 nA、输出电压为19 V。研究表明BaTiO3/PDMS/C基压电纳米发动机在自供电微电子可穿戴设备等领域具有较大的应用潜力。

冷烧结(CSP)工艺是近年来新兴的一种高效、节能的材料方法。本工作采用CSP工艺，制备出致密度不低于97%的(1-x)BNT-xNN电介质陶瓷。研究了CSP工艺和NaNbO3含量对(1-x)BNT-xNN复相陶瓷的密度、相结构、显微形貌和介电性能的影响。结果表明：CSP工艺由于烧结温度低、保温时间短，可以显著降低晶粒尺寸，有效抑制Bi、Na等元素挥发，从而提高介电常数，降低介电损耗。随着NaNbO3含量的增加，(1-x)BNT-xNN复相陶瓷的剩余极化强度显著降低，并且介电常数的温度稳定性显著提升。当x=0.3时，0.7BNT-0.3NN陶瓷样品在25 ℃至400 ℃宽温范围内介电常数的变化率小于±6%，介电损耗小于5%，这表明CSP技术制备的(1-x)BNT-xNN陶瓷有望应用于温度稳定性陶瓷电容器。

闪烧技术自发现以来已经被广泛研究了10多年，但其实际应用却极少被讨论，闪烧应用的主要挑战是烧结大尺寸样品时的困难。在典型直流电闪烧中，电流主要集中在样品的中心，样品内部和表面之间存在显著的温度梯度，导致最终样品的微观结构不均匀，甚至样品中的内应力会致使样品开裂。本工作利用不同频率的交流电来研究频率对闪烧中这种不均匀性问题的影响。结果表明，增加频率显著提高了样品的均匀性，其原因主要是由于交流电闪烧中存在显著的“趋肤效应”，即电流密度集中在样品的表面而不是样品中心，这补偿了表面较高的辐射热损失，从而导致更均匀的样品温度。本工作提供了一种潜在的方法，可以显著提高闪烧在工业领域的实际应用。

Y掺杂的BaZrO3因其优异的化学稳定性而被广泛研究。然而，较高的烧结温度限制了其应用。为改善BaZrO3的烧结活性，对Y-BaZrO3采用Pr3+和Ni2+进行共掺杂，并对其微观形貌及电化学性能进行研究。Ni与材料形成固溶体，Pr3+的掺杂增大了晶粒尺寸，这对致密化过程极为重要。XPS、Raman和EPR结果表明，少量Pr3+掺杂可以增加材料的氧空位含量，并通过加速水的解离和吸附促进质子进入，从而促进质子传导。然而，过量Pr3+掺杂导致的高浓度氧空位会产生缺陷缔合反应，使低温下的电导率略有下降。随着温度的升高，氢分离膜的氢渗透性也增加。此外，BaZr0.66Y0.2Pr0.1Ni0.04O3-δ的氢渗透性高于BaZr0.71Y0.2Pr0.05Ni0.04O3-δ，在1 173 K时，氢渗透性达到2.60×10-8 mol·cm-2·s-1。

高熵陶瓷作为一种新兴的陶瓷材料自问世起就成为陶瓷领域的研究热点，然而，其巨大的成分设计空间也为基于实验和“试错法”的组分设计带来了挑战。近年来，通过机器学习与实验探索相结合的方式为这一问题的解决带来新方法。基于此，本研究建立了4个机器学习模型，通过训练评估选出性能最好的梯度提升决策树模型(R2=0.92)并用于预测，然后通过实验成功合成了单相的(Ti0.2V0.2Zr0.2Nb0.2Hf0.2)N高熵氮化物陶瓷，验证了模型的准确性，为高熵氮化物陶瓷的设计提供了新思路，加快了新体系的发现。

采用固相反应法制备了单相块体(Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)Fe2O4高熵尖晶石陶瓷。结合X射线衍射，扫描电子显微镜和能谱仪对制备过程中的物相组成、显微结构和元素分布进行分析。随烧结温度的升高陶瓷材料体积密度增大，气孔率降低，1 200 ℃烧结所得致密高熵尖晶石陶瓷材料呈单相，元素均匀分布，其弯曲强度和断裂韧性分别达43.00 MPa和1.30 MPa·m1/2。所制备高熵尖晶石陶瓷对电磁波兼具介电损耗和磁损耗能力，其在3.0 mm处可获得最大的有效吸收带宽为12.37 GHz，是具有一定承载能力和优异宽频吸波性能的陶瓷材料。

为深入研究复相陶瓷在冲击加载下的宏观力学响应特性与微观断裂机制，选取Al2O3/SiC复相陶瓷为研究对象，设计了一维应力波和平面冲击波加载测试方法，研究了材料动态强度及其应变率效应、高压Hugoniot曲线以及不同受力特征下的材料局部变形机制。结果表明：不同的宏观受力特征下复相陶瓷对应有不同的微观断裂机理；冲击加载下材料的宏观变形主要是脆性破坏，但从微观角度观察，大尺寸晶粒穿晶断裂以及小尺寸晶粒沿晶断裂存在明显的局部塑性变形特征；第二相SiC颗粒在晶界和晶粒内部诱导裂纹传播，起到了冲击能量再分配的作用。

以铝柱撑蒙脱石为模板、壳聚糖为碳源，采用水热法制备铝柱撑蒙脱石/碳纳米复合材料，然后热压得到铝柱撑蒙脱石基陶瓷/碳复合材料。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、万能材料试验机和矢量网络分析仪等研究了碳含量对复合材料的致密度、力学、导电性能和吸波性能的影响。结果表明：铝柱撑蒙脱石/碳经热压烧结转变为莫来石/碳陶瓷材料，碳在热压中进一步石墨化，碳的引入提高了复合材料的导电性和韧性，同时在材料内部形成了大量界面极化，增强了复合材料的介电损耗，使陶瓷材料由透波体转化为电磁波吸收材料。随着铝柱撑蒙脱石中碳质量分数的进一步增加，复合材料内部微裂纹增多，弯曲强度逐渐降低。在1 300 ℃、20 MPa、保温120 min的条件下进行热压烧结，蒙脱石与壳聚糖质量比为32:1时，复合材料的断裂韧性最高，比不添加碳的陶瓷提高了11.41%；当蒙脱石与壳聚糖质量比为4:1时，复合材料的电导率最高，达到17.53 S·m-1。吸波性能测试模拟计算结果表明：所得材料在涂层厚度为1.4 mm时，最小反射损耗RL值达到-44.93 dB；当涂层厚度为1.6 mm时，最小RL值为-36.28 dB，有效吸收带宽为5.0 GHz。

新型高温热障涂层材料已成为新一代航空发动机发展的关键材料。本工作通过固相反应法合成了一种单斜结构的高熵稀土钽酸盐材料(Y0.2Gd0.2Dy0.2Ce0.2La0.2)TaO4[(5RE0.2)TaO4]，研究了其热、力学性能及抗熔融硅酸盐环境沉积物(CMAS)侵蚀性能。结果表明：(5RE0.2)TaO4具有极低的热导率(1.22 W·m-1·K-1，600 ℃)和较高的热膨胀系数(10.3×10-6 K-1，1 200 ℃)，与YSZ材料相比(2.1～2.7 W·m-1·K-1，100～900 ℃)热导率下降了近42%。由于独特的铁弹增韧效应，其断裂韧性达2.8 MPa·m1/2，优于多数新型热障涂层材料。1 350 ℃不同时间及CMAS侵蚀后，(5RE0.2)TaO4反应层厚度和渗透深度均显著小于YSZ材料，是一种极具应用潜力的新型热障涂层材料。

采用放电等离子快速加热，通过外径限制环压缩法进行烧结-锻造，获得了晶粒向心取向的织构化SiAlON陶瓷，并对其显微结构、织构化程度和力学性能各向异性特点进行了分析。结果表明，SiAlON陶瓷棒状晶粒c轴(长轴)高度平行于圆柱样品的直径方向，形成辐射状取向。在垂直加压方向和平行径向的截面，SiAlON陶瓷晶粒的c轴与径向夹角的平均值分布为19.2°和9.9°，向心取向织构化程度为0.79。在垂直加压方向截面的硬度比垂直径向截面的硬度高12%左右，达到17.85 GPa；抗弯强度在断裂面垂直径向时比断裂方向平行径向高57%左右，为1 341 MPa；断裂韧性在裂纹扩展垂直径向时比平行径向的高74%左右，为6.27 MPa·m1/2。

直写成型技术有利于成型结构复杂的个性化、定制化产品，而在成型致密实心结构时存在内部结构的孔隙问题和力学性能的各向异性问题。本研究以Al2O3为原料，选用直径为2.0 mm的喷嘴进行打印，当层高设置为0.8 mm时(喷嘴直径的40%)，打印样品内部结构较为致密，未观察到孔隙的存在，解决了内部结构孔隙问题；且此时平行于层间与垂直于层间的力学性能较为接近，各向异性指数接近100%，缓解了力学性能各向异性问题。

SiC陶瓷凭借其高强度、高硬度和低密度等优势，在航空航天、核电工业等领域有着广阔的应用前景。但由于SiC加工难度高、韧性低，阻碍了其广泛应用。为解决上述问题，本研究采用黏结剂喷射增材制造(BJAM)结合液硅反应熔渗技术(LSI)制备了不同碳化硅晶须含量(SiCw)的SiCw/SiC复合材料。结果表明，当SiCw含量达到7.5% (体积分数)时，材料的弯曲强度和断裂韧性达到最大值分别为215.29 MPa和3.25 MPa?偸m1/2，硬度则在SiCw为5%达到23.06 HV的峰值。但当SiCw含量继续升高后，材料内部残余硅相含量提升，力学性能发生恶化。对打印初坯进行2次增碳可有效降低材料内部硅相含量，弯曲强度、断裂韧性和硬度最大分别提升10.15%、10.46%和10.58%。引入的SiCw通过偏折裂纹、拔出和折断等方式起到了对复合陶瓷材料的增强增韧作用。

实现钛合金与ZrO2陶瓷的生物相容性连接对于扩展其在生物医学领域的应用具有重要意义。采用Sn-Zr钎料成功实现了Ti-13Nb-13Zr合金和ZrO2陶瓷的连接。运用SEM、EDS、XRD分析了TNZ/ZrO2接头的界面组织与反应产物，通过剪切试验测试了接头的力学性能，并研究了Zr含量对钎焊接头的界面组织和性能的影响。研究表明，TNZ/ZrO2接头典型界面微观组织为TNZ/Ti6Sn5/β-Sn+Zr(s,s)+ZrSn2/m-ZrO2/ZrO2，其中m-ZrO2可以促进陶瓷与钎缝的冶金结合。随着Zr含量的增加，钎缝中Zr(s,s)含量逐渐增多，体积逐渐增大，ZrSn2相含量也相应增加，而β-Sn在钎缝中的占比逐渐减小。剪切试验表明，当Zr含量为6% (摩尔分数)时，钎焊接头的剪切强度达到最高，为25.6 MPa。接头的断裂路径分析表明，此时接头的裂纹主要沿着钎缝中β-Sn基体扩展。

采用固相法合成了高近红外(NIR)反射金红石型钛镍黄色料，并以SiO2气凝胶为基体，制备一种网络状NIR反射金红石型钛镍黄/硅气凝胶复合色料，测定了其结构特征和呈色性能，并分析其NIR反射效应和隔热性能。结果表明，添加1% (质量分数)助烧剂NaF所固相合成的金红石型钛镍黄色料呈色性能(b*=54.24)和NIR反射性能优异；所制备的网络状金红石型钛镍黄/硅气凝胶复合色料具有良好呈色性能、低透过率、高NIR反射率(96.60%)和低导热系数[0.068 54 W/(m·K)]，表明其具有优异的隔热性能。此外，还探讨了该复合色料的制备机制和隔热机理。

在Na2O-K2O-MgO-CaO-Al2O3-SiO2系陶瓷釉中，通过引入2%~7% (质量分数)的Nb2O5，制备出蓝、青色的非晶光子结构色釉。采用紫外-可见反射光谱、Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等研究Nb2O5加入量对釉色、分相结构及元素分布的影响，并揭示其对非晶光子结构色的调控机制。结果表明：随着Nb2O5加入量的增多，釉中[NbO4]四面体转变为[NbO6]八面体，其作为网络修饰体存在于釉中，使得高温下釉熔体的黏度降低，分相液滴长大。并且，富集于分相液滴中的Nb元素提高了其与基相的相对折射率差，促使非晶光子结构色的波长向长波方向移动，釉色由蓝色向青色发展。

Al2O3-ZrO2-Cr2O3-SiO2(AZCS)材料是一种新型熔铸耐火材料，该材料在高温、高侵蚀性条件下的抗侵蚀性能优于其他类型的电熔耐火材料。为了研究该材料对硼硅酸盐玻璃熔体的抗侵蚀行为，利用含B2O3质量分数约12%的硼硅酸盐玻璃固化体对AZCS材料在1 500 ℃条件下进行侵蚀试验。结果表明：AZCS材料在侵蚀后，按照侵蚀程度可划分为变质层、过渡层、中心层。中心层变化很小，该层仍存在大量的铝-铬固溶体和斜锆石相，只有少量新形成的镁铝尖晶石相；渗入材料的MgO与固溶体反应，在原位形成镁铝尖晶石，并部分取代原有位置上的铝-铬固溶体。在过渡层中镁铝尖晶石形成的量达到最大，铝-铬固溶体溶解消失，该层存在的相为镁铝尖晶石相与斜锆石相；在变质层中基本只存在未被溶解的Cr2O3相，Cr2O3结构松散，呈蠕虫状形貌，铝-铬固溶体、斜锆石及镁铝尖晶石均溶解消失。

吸波材料是指能吸收或者大幅减弱其表面接收到的电磁波能量，从而减少电磁波干扰的一类材料。近年来对吸波材料的探索中出现各种高熵陶瓷吸波材料，通过热力学的高熵效应、结构的晶格畸变效应、动力学的迟滞扩散效应以及组元的协同增效作用，获得高熵陶瓷材料的吸波性能优于单组元的吸波性能。基于近年来的研究成果，本文归纳总结了不同种类高熵吸波陶瓷的组元设计、制备与吸波性能关系的相关研究结果，分析了高熵效应对吸波性能的影响规律，最后，总结了目前研究工作中存在的关键科学难题与挑战，并展望了高熵吸波陶瓷的未来前景和发展方向。

在温度高于0 K时任何物质均具备发射电磁波的基本属性，然而物体的热辐射特性并不是一成不变的，可以通过多种手段来进行静态或者动态的调控。本文在简要回顾红外辐射的基本物理原理的基础上，围绕无机选择性红外辐射材料方面代表性的研究工作重点讨论了近年出现的基于各种微纳光子结构，对红外辐射光谱进行静态和动态调控的前沿技术和热点问题进行了总结，并对相关材料和技术在光子学、能源等领域的前沿应用作了简要介绍。最后，本文对基于无机材料的红外调控的现存问题作了总结、并对潜在研究方向作了展望。

摘要：在背光源液晶显示(LCD)领域，窄带绿光发射荧光粉对于扩宽显示色域、提高发光强度、优化显色性能等具有重要的作用。近年来，针对LCD用窄带绿光发射荧光粉有着广泛的研究，也取得良好的进展，然而对此类荧光粉的系统性总结却鲜有报道。本文综述了近年来绿色窄带发射荧光粉的研究进展，通过对不同的激活离子进行了分类，重点介绍了以Eu2+、Mn2+做激活离子为代表的荧光粉，归纳分析了荧光粉结构和发光性能的关系，并阐述了各自的优缺点，同时对其未来发展前景进行了展望。