土壤作为人类生存的重要物质基础和自然资源之一, 其营养元素含量不仅是农业生产的基础, 也是评价土壤质量的重要指标。 传统测定土壤中营养元素的方法以液体进样为主, 操作繁琐且对环境有一定的污染。 采用超高压制样技术与LIBS技术联用, 综合了绿色无污染的样品前处理技术以及操作简单、 可进行多元素同步快速检测的测定技术, 建立了高压制样-激光诱导击穿光谱技术测定土壤中的硅铝铁钾的分析方法。 通过对制样压力大小的对比研究发现, 当制样压力在2 000 kN时, 制备出的样品表面光滑、 平整, 具有更好的致密性, 测定精密度达到最好; 通过对LIBS仪器测定条件的优化, 发现在使用多位置采样的方式, 激光能量、 采集延迟、 光斑尺寸分别为0.8 mJ、 0.5 μs、 60 μm的条件下, 能够减小样片剥蚀产生的热效应及样片表面不均匀对测定结果造成的影响, 提高测定信背比, 从而提高测定结果的准确度和精密度。 在该方法优化后的条件下, 采用土壤成分分析标准物质, 以多变量做线性回归的定标曲线, 得到了较好的线性关系, 有效降低了基体效应对测定结果的影响。 通过国家一级土壤成分分析标准物质的验证, 除个别元素外, 方法测定营养元素的精密度范围均在0.31%~4.21%之间, 且测定结果与认定值基本一致。 该方法不仅操作简单、 能够避免传统方法带来的环境污染, 同时也能够实现多元素同时测定, 推动了LIBS技术在定量分析领域的进一步发展。

金刚石是集最高硬度、超宽禁带、最高热导率等优异性能于一体的典型超硬多功能材料, 天然金刚石储量低且价格昂贵, 其中彩色天然金刚石在自然界中产储量极其稀少且致色机制较为复杂。高温高压法是制备金刚石的有效手段, 然而调控金刚石颜色获得可控的彩色金刚石, 仍面临极大挑战。本文通过对粉色、绿色天然和高温高压温度梯度法制备的金刚石进行一系列拉曼、荧光、红外和可见光吸收测试, 详细地研究其品质、缺陷随温度变化及致色原因, 发现彩色金刚石致色与电中性的N2V缺陷(H3)、剪切应力、塑性形变和NV0/NV-色心等因素相关。通过各种手段获得不同颜色的金刚石不仅是为了其欣赏及收藏价值, 其颜色的调控也有助于人们对金刚石形成机制的进一步了解, 为培育彩色金刚石提供新的参考。

高强混凝土在服役期间易遭受冲击破坏, 有必要配制出强度和抗冲击性能有一定保证的高性能混凝土。本文借助常压和高压养护工艺, 设计出C100高强混凝土, 并从宏观和微观两个层面对其韧性差异规律与机理进行探讨。结果表明: 28 d龄期内, 两种养护制度下混凝土抗压强度相差较小, 但劈裂抗拉强度、抗折强度相差较大; 高压养护混凝土的韧性要优于常压养护混凝土, 其拉压比、折压比、初裂冲击耗能平均值分别为常压养护混凝土的1.37倍、1.21倍和1.24倍。与常压养护混凝土相比, 高压养护混凝土内部掺合料反应随龄期发展更为充分, 水化硅酸钙(C-S-H)呈絮凝状, 从而更易填充孔隙、裂缝等内部薄弱区; 高压养护混凝土水化产物中无板状Ca(OH)2, C-S-H能有效发挥桥接作用。此次配制的高压养护混凝土具有更优的韧性。

白光干涉型法布里-珀罗（F-P）传感技术能够实现间隙值的绝对测量。本文综述了基于白光干涉的光纤F-P传感技术领域的研究工作，重点阐述了高温高压极端环境下光纤F-P传感器及其解调技术的研究现状。目的是分析高温高压环境下基于光纤F-P传感技术的物理参数测量的原理与方法，实现基于白光干涉的光纤F-P传感技术的实用化和工程化。

非晶碳材料随着其内部sp3杂化键成分的不断增加, 展现出更加优异的力学、光学和热学性质。高压作为一种极端物理条件, 可以有效促进材料中碳原子由sp2向sp3发生成键转变。本文介绍了近年来高压下新型超硬非晶碳材料合成与研究中取得的一些成果和进展, 主要利用富勒烯、玻璃碳等碳前驱体, 研究其在高压、高温高压以及剪切应变下制备超硬非晶碳, 及其结构转变机理。这些结果深化了对共价非晶材料微观结构转变以及其结构与性能之间关联的认识, 基于此, 对未来极端条件下超硬sp3非晶碳材料的合成做出了展望。

为探究高压气体爆破与炸药爆破振动特征差异, 根据压缩气体与水蒸气容器爆破能量法建立了不同气体压力与炸药的当量关系, 设计开展了模拟岩体高压气体爆破与炸药爆破振动试验。基于试验结果对2种爆破振动持续时间和振动速度进行了分析, 并利用小波包变换技术对2种振动信号能量在频域上的分布规律进行了对比分析。试验结果表明：高压气体爆破振动持续时间远大于炸药爆破振动持续时间, 2种爆破振动持续时间均随着距离的增大而减小; 且高压气体爆破振动持续时间随着爆压的增大而减小, 但炸药爆破振动持续时间随当量大增大而增大。高压气体爆破振动速度远小于炸药爆破, 但随着距离的增大, 2种爆破振动的峰值趋于接近, 且高压气体爆破振动速度较炸药爆破振动速度衰减缓慢。随着距离的增大, 高压气体爆破与炸药爆破振动信号主频带向低频转移并且主频带所占能量比例逐渐降低; 与炸药爆破相比, 高压气体爆破振动信号属于更加低窄频的信号、能量在频域上更集中、主频带能量占比较高。

Na0.5K0.5NbO3是一种不含铅的新型压电材料。理解该物质在高压下的晶体结构变化, 有助于深入认识并提高其材料的稳定性及压电性能。然而目前关于该物质在高压下的相结构演化过程还缺少实验研究。本工作采用基于金刚石对顶砧(DAC)的高压拉曼光谱技术, 研究了Na0.5K0.5NbO3的高压拉曼光谱特性与压致相变行为。研究发现Na0.5K0.5NbO3在高压环境下由于NbO6八面体的振动模式发生改变, 会依次发生正交相到四方相和四方相到立方相的可逆相变过程, 其相变压力分别为4.0~5.5 GPa和5.5~6.4 GPa。