为解决传统砂石骨料供应不足、工业固废煤气化炉渣大量堆存的问题，本文利用煤气化炉渣、砂砾土制备路面基层材料，探究煤气化炉渣、水泥剂量与砂砾土掺配最佳比例，从力学性能、路用性能及耐久性能方面研究了水泥稳定煤气化炉渣路面基层材料在公路工程中应用的可行性。研究结果表明：最佳配比为煤气化炉渣和砂砾土的质量比为40%∶60%、水泥剂量7%，该配比下水泥稳定煤气化炉渣路面基层材料7 d无侧限抗压强度超过3.0 MPa，劈裂强度超过0.5 MPa，弯拉强度超过1.5 MPa，具有良好的抵抗竖向变形能力；经过5次冻融循环试验后，试件抗压强度损失比B均在90%以上，质量变化率小于5%，且水稳定性良好；经过180 d干缩试验，A组(煤气化炉渣掺量35%、水泥剂量6%)和C组(煤气化炉渣掺量40%、水泥剂量7%）试件累积干缩量均小于2.5 mm，具有较好的干缩应变。采用SEM、XRD观测煤气化炉渣路面基层材料的水化产物种类及空间分布特征，提出煤气化炉渣强度形成机理，得出主要水化产物为水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、Ca(OH)2，有利于基层混合料强度的形成。

碳基材料一直被认为是替代贵金属氧还原反应(ORR)催化剂的最有潜力的材料。其中，石墨炔作为一种新的碳同素异形体，由于同时具有sp和sp2杂化的碳原子以及单原子层厚度的二维平面结构，因此在具有碳基材料固有的导电性和稳定性的同时，石墨炔基材料表现出更高的本征电化学活性。本文综述了目前用于电化学氧还原催化的各种石墨炔基催化材料合成的最新进展和成果，并从其电子结构和催化活性等角度分析了石墨炔基碳材料在氧还原催化应用方面的优势。最后，对石墨炔基碳材料在电化学氧还原催化方面研究的前景和面临的挑战进行了概述，为实现高质量石墨炔基无机非金属氧还原催化剂的设计合成提供了新的思路。

针对目前算法对激光焊接熔池图像进行光斑中心定位时, 由于未能对图像信息进行有效地干扰抑制, 导致该算法在中心定位过程中, 存在定位精度低、定位效果差以及定位性能低的问题, 提出激光焊接熔池图像光斑中心线性定位算法。该算法首先对激光熔池图像进行去噪、干扰抑制、信息增强等处理, 并依据处理结果提取图像特征; 再使用Hough变换方法对图像特征参数进行变换, 完成激光光斑中心信息的提取; 最后通过提取的信息, 实现激光光斑中心的线性定位。试验结果表明, 运用该算法进行光斑中心定位时, 定位精度高、定位效果好以及定位性能强。

纳米粉体的团聚程度影响纳米复相陶瓷的微观结构, 进而影响其光学与力学性能。本文采用溶胶-凝胶法合成Y2O3-MgO纳米粉体, 结合热压烧结(HP)技术制备出光学及力学性能优异的Y2O3-MgO复相陶瓷。研究了前驱体中金属离子与柠檬酸的摩尔比(m/c)对纳米粉体团聚程度及复相陶瓷显微结构、光学及力学性能的影响。研究结果表明, 当金属离子和柠檬酸摩尔比为0.75时, 粉体团聚程度最低, 该粉体经过热压烧结后制备出的Y2O3-MgO陶瓷具有均匀的相域, 晶粒尺寸约为140 nm, 3~6 μm波段的透过率达到80%, 维氏硬度及断裂韧性分别为10.90 GPa、2.21 MPa·m-1/2, 抗弯强度为226 MPa。

基于锥镜的相位调制作用和胶片的振幅调制功能,提出了一种能精确高效产生无衍射马蒂厄光束的方案。利用稳相技术,证明了该方案产生马蒂厄光束的理论机制。利用胶片输出仪制作了具有角向马蒂厄函数分布的振幅调制胶片,在实验上精准地产生了一簇马蒂厄光束。理论和实验结果表明,基于锥镜和振幅调制产生马蒂厄光束的方法简单、高效、灵活。

为实现大型航空零件三维测量过程中激光光条的快速高精度提取, 提出了一种结合分层处理的激光光条亚像素中心提取方法。首先, 根据序列图像的结构不变性将高分辨率图像压缩为低分辨图像。接着, 通过二次拟合求解低分辨率图像中激光光条中心的法线斜率。然后, 将低分辨图像求得的法线斜率还原到高分辨激光光条图像中。进而通过灰度重心判断准则, 快速计算激光光条的亚像素中心。最后, 采用所提出的方法分别在实验室和大型航空零件装配测试台上进行了复合材料标准样件和复杂零件的三维形貌测量。实验结果表明: 该方法的单激光光条重建误差为0.269 mm, 三维形面的重建误差为0.268 mm。该方法可有效提高工程零件快速测量过程中激光光条提取精度, 满足大型航空零件现场测量的工程要求。

非晶硅薄膜太阳能电池主要采用掺氟氧化锡(FTO)导电玻璃作为基板, 但FTO薄膜雾度较低、表面形貌无法优化, 导致无法得到较优的陷光结构, 从而限制了太阳能电池的转换效率。为了进一步提升太阳能电池的转换效率, 探讨了替代型的掺铝氧化锌(AZO)薄膜, 通过优化前段磁控溅射镀膜工艺和后段湿化学蚀刻工艺, 用以平衡AZO薄膜的光电性能和雾度, 从而获得具有理想表面形貌的AZO导电玻璃, 使其成为理想的非晶硅薄膜太阳能电池的基板材料。实验表明, 经工艺优化后制作的AZO导电玻璃可提升光电转换效率。

利用原位高压拉曼散射和X射线衍射技术,研究了KBrO3在高压下晶格振动和晶体结构演化行为。最高压力达30.9 GPa。通过拉曼光谱发现,在高压下拉曼峰位除了单调移动,没有其它变化,表明KBrO3在研究的压力范围没有发生相变。原位高压X射线衍射实验数据显示,其在高压下依然保持常压的六方结构。通过进一步分析,分别得到了体弹模量B0=25.9(2) GPa(B′0=5.68(0.38))和部分拉曼峰的Grüneisen参数。

目前, 辅助激光视觉测量法已广泛应用于大型零部件的三维形面测量。针对该方法在测量过程中普遍存在的轮廓边界信息获取不准确的问题, 提出一种面向大型零部件的三维形面测量方法以获得精确的形面信息和轮廓边界信息。首先, 根据光条图像序列采集特性, 基于时间流的光条自适应定位方法实现了光条所在区域的实时定位; 其次, 提出了一种基于光条几何特征突变的边界提取方法, 获取光条处的被测物边界行(列)坐标位置; 然后, 利用光条区域内快速提取的光条中心结果, 确定准确的边界特征点坐标, 并仅保留边界特征点以内的有效光条中心点; 最后, 对所提取的有效光条中心进行了三维重建, 结合光条扫描实现了整个形面的三维快速测量。实验验证结果表明: 该方法可实现被测物三维形面信息的高精度快速测量, 同时获取精确的轮廓边界信息, 其测量精度达到0.06 mm, 且大大减小运算量, 满足大型零部件的快速高精度测量要求。