光子晶体是指具有光子能带和能隙的一类新型材料，它具有奇特的调节光子传播状态的特性．本文将从光子晶体的能带结构、潜在应用和制备方法三方面对其进行综述性介绍．由于光子晶体有着非常广阔的应用前景，这一领域已成为当今世界范围内的研究热点．

从纳米复相陶瓷的分类、材料的设计和制备以及材料的微观结构和性能等方面对纳米复相陶瓷进行了详细的阐述，并提出通过纳米和微米复合相互结合以及控制调节材料中晶粒形状和大小来改善瓷体性能的设想．

从玻璃陶瓷、氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷三个方面比较全面地回顾了可加工陶瓷的研究进展，介绍了其制备工艺、可加工机制及强韧化机制，评述了国内外研究现状．并对可加工陶瓷研究的发展趋势提出了作者的观点．

通过对下降法生长的全尺寸钨酸铅（ＰｂＷＯ_４）晶体沿长轴方向不同点的透过率和光产额的测量、分段晶体的透过率和光产额的测量，研究了钨酸铅晶体的发光均匀性及其影响因素．结果表明：钨酸铅晶体发光均匀性主要由生长后期的钨酸铅晶体质量所决定，采用晶种为大头的加工取向有利于提高钨酸铅晶体的发光均匀性．

对不同原始形貌的２５Ｎａ_２Ｏ－２５ＣａＯ－５０Ｐ_２Ｏ_５玻璃采用表面失重法对水溶解过程进行了分析，试验结果表明：玻璃的溶解分扩散和线性溶解两个阶段，在扩散阶段玻璃的失重与时间的开方呈线性关系，随后玻璃进入线性释放阶段．对玻璃表面形貌的变化的研究表明：玻璃的的原始形貌对玻璃的溶解过程有很大的影响，玻璃表面形貌的变化呈现出与玻璃溶解速度相对应的侵蚀坑的初步形成阶段和侵蚀坑的稳定阶段．

计算了Ｅｒ^３＋掺杂的氟氧化物玻璃材料ＭＦＴ的Ｊ－Ｏ参数，进而获得了一些能级间跃 迁的跃迁几率、分支比、及寿命等数据．测量了室温下Ｅｒ^３＋的较强的两个绿色发射²H_11/2、⁴S_3/2→⁴I_15/2及红色发射^４Ｆ_９／２→^４Ｉ_１５／２的激发光谱，观测²H_11/2、⁴S_3/2→⁴I_15/2跃迁 荧光强度随着温度的变化，测量了室温下这两个跃迁衰减曲线，计算了这两个能级的无辐射跃 迁几率及量子效率．

运用Ｇａｕｓｓｉａｎ ９８程序包中的 ＡＭ１方法，通过对间二甲苯系列化合物设定的８种热裂解过程的反应能量、生成自由基的轨道能级、自由基的相对稳定性的量子化学理论计算，研究了间二甲苯系列化合物的热反应活性及热裂解机理．计算结果表明：（１）各反应物的主反应路径均是苯环上甲基Ｃ－Ｈ键首先断裂．该结论与实验结果一致；（２）各反应物之间的热反应活性由大到小顺序为： Ｃ_８Ｈ_９ＯＨ（ｄ_１）＞Ｃ_８Ｈ_９ＳＨ（ｄ_２）＞Ｃ_８Ｈ_１０（ａ）＞ Ｃ_８Ｈ_９ＣＮ（ｄ_３）．同时亦说明，自由基前线轨道能级差及生成自由基的相对稳定性和热力学等理论参数一样，亦适合于研究间二甲苯系列反应物的热解机理和热反应活性．

通过差热分析（ＤＴＡ），Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）研究、热膨胀系数（ＣＴＥ）测定及扫描电镜（ＳＥＭ）观察等实验手段，研究了以 Ｌｉ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系统为基础的光纤接头用微晶玻璃材料在低温晶化预处理阶段和高温模拟拉丝条件下的相转变过程．研究结果表明，该微晶玻璃材料在８７０℃出现的ＤＴＡ放热峰为β－石英固溶体析晶峰，该亚稳晶相在升高温度后转变为主晶相β－辉石固溶体．在９００～１０００℃晶化预处理阶段，主晶相的晶粒尺寸在０.２～０.３μｍ之间，随温度和时间的变化不明显，材料显微结构细密．在１１５０～１２７０℃范围内，晶粒尺寸随温度增加迅速长大，玻璃相明显增多．研究还表明，在预处理阶段，由于β－石英固溶体向β－锂辉石固溶体的转变和β－锂辉石固溶体析出量的逐渐饱和，材料的热膨胀系数由小变大并趋于稳定；而在高温模拟拉丝温度下，由于玻璃相的明显增多，材料的热膨胀系数随温度升高迅速增大．

研究了在硝酸铁乙二醇甲醚溶液体系中，用溶胶－乳化－凝胶法制备氧化铁纳米晶，首次将表面活性剂（ＳＤＳ）引入溶胶－凝胶化过程，并采用一种高效缩合催化剂来加速此过程．结合ＴＥＭ、ＸＲＤ和ＴＧ－ＤＴＡ分析手段对产物进行了表征，结果表明，加入的表面活性剂（ＳＤＳ）有助于纯相α－Ｆｅ_２Ｏ_３纳米晶的生成，而缩合催化剂钛酸了酯的加入则大大缩短凝胶时间，所得粉体的原始晶粒尺寸为３０ｎｍ左右．若以常用的硅酸乙酯代替钛酸丁酯，则胶凝时间明显延长，最终产物为β和α氧化铁的混晶相（γ－Ｆｅ_２Ｏ_３为主晶相），晶粒尺寸约为１０ｎｍ，并从中提出了一条改进γ－Ｆｅ_２Ｏ_３基气敏材料性能的新思路．

通过ＳｎＯ_２溶胶体系流变学实验研究，给出切粘度η、特性粘度[η]及 ｐＨ值随时间变化曲线，在此基础上深入分析讨论了ＳｎＯ_２胶粒生长动力学过程特征，结构演变规律及生长过程中伴随的质子Ｈ^＋释放现象．实验和理论揭示出ＳｎＯ_２胶粒生长遵循三阶段模型和胶粒结构不变性规律，同时溶胶液酸性对生长动力学速率有较大影响．

以碳为添加剂，利用热压工艺制得的 Ａ１_２Ｏ_３／ＴｉＣ新型陶瓷复合材料，其断裂韧性比相应不合碳的Ａｌ_２Ｏ_３／ＴｉＣ陶瓷材料提高约２０％.理论与实验分析表明：弱界面是获得高韧性陶瓷复合材料的一个有效途径．以石墨形态存在的碳在材料中不但能导致自发微裂纹的产生，而且还能形成弱界面，并在强弱界面的共同作用下以裂纹桥联、裂纹分支与裂纹偏转等多种增韧机制及其协同作用共同提高Ａ１_２Ｏ_３／ＴｉＣ陶瓷材料的断裂韧性．

通过热压烧结的方法制备出５０Ｔｉ／ＨＡ生物复合材料，对其组织结构及其在模拟体液中的生物活性进行了研究．ＸＲＤ结果表明，在１２００℃烧结时，原始材料中的Ｔｉ与ＨＡ之间发生了复杂的化学反应，反应产物为Ｔｉ_２Ｏ、ＣａＴｉＯ_３、ＣａＯ以及一种类ＴｉＰ相．将复合材料浸入模拟体液一天后，其表面就形成一层连续的磷灰石膜，随着浸泡时间的延长，磷灰石膜逐渐增厚．这种膜沿［００１］方向具有明显的择优取向，其形成主要与复合材料中生成的Ｔｉ_２Ｏ有关．

从颗粒尺寸、浆料流体类型、干燥条件、排胶机制等方面对流延法制备ＡｌＮ陶瓷基板展开了较为系统的研究．结果表明，颗粒尺寸的不同直接影响到浆料粘度及分散剂用量．适于ＡｌＮ流延成型的浆料流体类型属于假塑性流体．保持一定的溶剂气氛有利于获得表面平整光滑的流延素坯膜．二次排胶有利于排除ＡｌＮ流延素坯膜中的残余碳．烧结后基板的断口ＳＥＭ照片表明晶粒发育较为完善，无明显开气孔，断裂模式为沿晶断裂．

利用非均相沉淀包裹技术，在铝无机盐溶液中制备出氧化铝前驱体包裹纳米镍颗 粒的复合粉体，并通过能量发散能谱（ＥＤＳ）以及俄歇电子能谱（ＡＥＳ）研究包裹粉体的成分构 成，发现镍纳米颗粒表面均匀地包裹一层氧化铝的前驱体．煅烧后的包裹粉体在氩气氛中进行 热压烧结．结果表明，与溶胶－凝胶法制备的粉体相比，包裹粉体可以在较低的温度下达到致 密化．烧结后的材料其显微结构明显不同于球磨粉体烧成的材料，不论在氧化铝晶界或晶内， 镍颗粒与氧化铝之间都有孔隙，这是由于镍的热膨胀系数比氧化铝的热膨胀系数大引起的． Ａｌ_２Ｏ_３／Ｎｉ复合材料的断裂方式以沿晶断裂为主.

采用ＳＨＳ化学炉为热源，在抛物线飞行飞机上进行了一系列不同重力环境下的ＡｌＮ－玻璃复相材料的液相烧结，研究了烧结过程中，不同重力水平对材料显微结构和扩散行为的影响．研究结果表明：超重力条件下物相会发生偏析，而微重力条件下，物质扩散均匀，可促进晶粒的正常发育，有利于材料显微结构的均匀性．

烧结致密的α－ＳｉＣ在静态空气气氛中经１２００℃×１０ｈ氧化，在其表面形成一层致密的氧化膜，该层氧化膜具有β－方石英晶体结构．氧化膜的生长由Ｏ_２通过ＳｉＯ_２晶格间隙的扩散控制． ＳｉＣ／Ｆｅ界面反应剧烈，界面稳定性极差. ＳｉＣ表面氧化能有效阻挡该界面反应，提高其稳定性． ９００℃以下长时间保温，氧化 ＳｉＣ／Ｆｅ界面十分平直，无明显反应的迹象，界面十分稳定．但随着温度的升高，界面稳定性越来越低，在局部区域内开始发生反应，并逐渐扩展到整个界面，最终导致氧化膜遭到破坏，失去阻挡界面反应的作用．氧化膜与ＳｉＣ、Ｆｅ热膨胀系数不匹配所造成的应力集中，以及氧化膜中存在的孔隙可能是导致氧化膜在热处理过程中遭到破坏的主要原因．

提出了一套系统选择具有高透氧能力、结构稳定性及热化学稳定性的钙钛矿型混合氧离子电子导体透氧膜材料的策略，在此策略指导下开发出了若干新的导体膜材料．采用了标准陶瓷法、络合法等对材料进行了合成，采用色谱法及Ｘ射线粉末衍射法分别对其透氧性能与稳定性进行了测定与表征，并将其与几种典型透氧膜材料进行了比较．结果表明此系列新材料确实具有预期的透氧性能与结构和热化学稳定性．典型材料，Ｂａ_０．5Ｓｒ_０．５Ｃｏ_０．８Ｆｅ_０．２Ｏ_３－δ导体膜在８５０℃下透氧量达１．１６ｍＬ［ＳＴＰ］·ｃｍ^－２·ｍｉｎ^－１，并在长达１０００多小时的测定中保持稳定的透氧能力．

用椭偏光谱仪首次在光子能量为２．１～５．２ｅＶ的范围内，测量了不同热处理温度下Ｂａ_０．９Ｓｒ_０．１ＴｉＯ_３（ＢＳＴ）薄膜的椭偏光谱，建立适当的拟合模型，并用Ｃａｕｃｈｙ色散模型描述ＢＳＴ薄膜的光学性质，用最优化法获得了所有样品的光学常数（折射率η和消光系数κ）谱及禁带能Ｅ_ｇ．比较这些结果，初步得到了ＢＳＴ薄膜的折射率η、消光系数κ和禁带能Ｅ_ｇ随退火温度变化的变化规律．

用湿化学法合成了Ｓｒ_４Ｃｏ_ｘＦｅ_６－ｘＯ_１３±δ系列混合导体氧化物，对其相结构与透氧性能进行了研究．钴离子的引入导致材料中钙钛矿型杂相的出现，Ｘ＝２．０时材料中还产生了ＣｏＯ杂相，ｘ＝２．６时材料呈现钙钛矿型结构．Ｓｒ_４Ｆｅ_４Ｃｏ_２Ｏ_１３±δ的相结构还与焙烧温度及环境气氛中的氧浓度密切相关．随着氧浓度的降低，材料从纯相Ｓｒ_４Ｆｅ_６Ｏ_１３结构（纯氧气气氛下）转变为Ｓｒ_４Ｆｅ_６Ｏ_１３结构、钙钛矿型结构和ＣｏＯ共存（空气气氛下），直至转变为针镍矿结构、 Ｓｒ_４Ｆｅ_６Ｏ_１３结构和 ＣｏＯ共存． Ｓｒ_４Ｆｅ_６Ｃｏ_１３±δ导体膜在ａｉｒ／Ｈｅ氧浓差梯度下的透氧量为 １．５×１０^-８ｍｏｌ／ｃｍ^２·ｓ（８５０℃），在６５０～８５０℃范围内透氧活化能为７０ｋＪ／ｍｏｌ．

在ＢＺＮ系陶瓷中，立方焦绿石结构的α相与低对称结构的β相是二个重要的基本物相，α相是熔点为１１９０℃的同成分熔融化合物，对应负温度系数，β相是转熔温度为１１００℃的异成分熔融化合物，对应正温度系数，α相与β相接一定比例组成（α＋β）复相瓷料，得到ＣＨ组零温度系数．分别在α相、β相以及ＣＨ组复相瓷料中进行银掺杂，通过瓷料介电性能的研究，首次明确了银掺杂对α相、β相以及ＣＨ组复相瓷料介电性能的不同影响和影响程度，进一步研究银掺杂β相瓷料的熔融物性，结果表明银掺杂对瓷料熔融物性的影响是影响其介电性能的内因．

制备了一系列ＰＭＮ－ＢＴ陶瓷，系统地研究了ＢＴ含量的变化对介电性能和相变温度的影响．ＰＭＮ－ＢＴ陶瓷的相变温度与组成呈“Ｕ”型变化曲线．相变温度的异常变化是由于系统中存在Ｂａ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３顺电微区所致．ＰＭＮ－ＢＴ陶瓷的介电弛豫特性随ＢＴ的增加经历了一个由弱变强，再由强变弱的过程．对由两种钙钛矿化合物构成的铁电固溶体相变温度的变化规律进行了讨论．

以不同居里温度的ＰＺＮ基弛豫铁电陶瓷为原始高、低温组元，采用二次合成法制备出ＰＺＮ基复相陶瓷，研究了ＰＺＮ基复相陶瓷的介电性能和电致伸缩性能．结果表明：复相陶瓷温度稳定性好，弥散相变度大，在具有较大的电致应变的同时具有较小的滞后，表现出优异的介温特性和电致伸缩性能．

采用ＴＥＭ、ＳＥＭ、ＥＳＲ（电子自旋共振）结合常规压电性能测试手段研究了Ｃｒ_２Ｏ_３掺杂对ＰＺＴ－ＰＭＮ陶瓷的压电性能、微结构及畴态的影响．压电性能测试结果表明，当Ｃｒ_２Ｏ_３含量低于０．０６Ｗｔ％时，可使Ｋ_ｐ和Ｑ_ｍ同时提高，这说明铬掺杂同时兼具“软掺杂”与“硬掺杂”的双重特性．此外，还发现随着烧结温度的提高，材料性能“硬化”明显．ＥＳＲ谱分析表明，Ｃｒ离子主要以Ｃｒ^３＋和 Ｃｒ^５＋的方式共存，随着烧结温度的提高，它有从高价态 Ｃｒ^５＋或Ｃｒ^６＋向低价态转变的趋势，这一价态变化被认为是材料性能随烧结温度提高而“变硬”的主要原因之一．ＴＥＭ图片显示，随着掺杂的Ｃｒ_２Ｏ_３的浓度的增大，由于氧空位或受主离子与氧空位构成的缺陷复合体对畴壁的钉扎，电畴将从正规带状畴向波纹状畴转变．

采用化学气相浸渗法（ＣＶＩ），制备出三维Ｈｉ－ＮｉｃａｌｏｎＳｉＣ／ＳｉＣ陶瓷基编织体复合材料．经３０ｈ ＣＶＩ致密化处理后，复合材料的密度达到 ２５９·ｃｍ^－３，所研制的三维 ＳｉＣ／ＳｉＣ复合材料不仅具有较高的强度，而且表现出优异的韧性和类似金属材料非灾难性的断裂特征．复合材料的主要力学性能指标为：弯曲强度 ８６０ＭＰａ，断裂位移 １．２ｍｍ，断裂韧性４１．５ＭＰａ·ｍ^１／２，断裂功２８．１ｋＪ·ｍ^－２，冲击韧性３６．０ｋＪ·ｍ^－２．

研究了以 Ａｌ（ＮＯ_３）_３·９Ｈ_２Ｏ和ＮＨ_３·Ｈ_２Ｏ溶液为原料，采用高纯氧化铝球磨原位引入晶种和添加 ＺｎＦ_２、 ＡｌＦ_３的制备工艺．通过提高凝胶中晶种的均匀性和加速相转变时物质的扩散和传输，可降低过渡型氧化铝向α型氧化铝相转变温度，所制铝凝胶经９００～９２０℃煅烧可获得平均粒径＜５０ｎｍ的α型纳米氧化铝．

通过ＳＥＭ显微技术，从亚微观结构研究Ｎａ_５Ｐ_３Ｏ_１０对Ｃａ（ＯＨ）_２碳化反应中ＣａＣＯ_３结晶的控制生长过程．结果表明，ＣａＣＯ_３结晶的成核、生长在时间上是重叠的伴随过程．在ＣａＣＯ_３反应结晶的起始阶段，Ｎ_５Ｐ_３Ｏ_１０的存在促进了ＣａＣＯ_３的大量成核．通过ＳＥＭ可以观测到大量正稳态 ＣａＣＯ_３籽晶（Ｒ＝ ２３～２６ｎｍ）的存在.这时， ＣａＣＯ_３晶体生长并不符合Ｚｅｎｅｒ－Ｈａｍ理论的扩散生长规律．结晶生长由穿越晶体界面的短程扩散控制．在反应结晶末期，ＳＥＭ已观测不到亚稳态ＣａＣＯ_３籽晶的存在．ＣａＣＯ_３结晶生长遵循长程扩散控制模型Ｒ（ｔ）＝（Ｄｔ）^ｎ，时间指数ｎ＝０．４８７４～０．４９９２（理论值ｎ＝０．５）．随着碳化液中Ｎａ_５Ｐ_３Ｏ_１０浓度的增大，常数λ_i D^ｎ由１６．６９降低至１１．３６，从而有效地控制ＣａＣＯ_３的结晶生长．

采用柠檬酸盐法制备了　Ｌａ_０．９Ｓｒ_０．１Ｇａ_０．８Ｍｇ_０．２Ｏ_３－α（ＬＳＧＭ）粉体材料．ＴＧ和　ＤＴＡ分析表明，凝胶在２６５～３０９℃下分解为相应的氧化物．ＸＲＤ测试表明，凝胶在１３００℃以上煅烧时，转变为简单立方钙钛矿结构的纯相产物．１４５０℃下烧结体的相对密度为８８％，其复阻抗特性表明产物中没有明显的晶界过程，且在８００℃下的电导率为 ２.１×１０^－２Ｓｃｍ^－１，活化能为０．９８ｅＶ．

为研究原位自生氮化铝的可行性，以及掺杂元素、温度等实验条件对氮化过程的影响，在１０００℃高纯氮气氛下，分别对不同成分的合金进行直接氮化实验．通过化学成分分析、Ｘ－ｒａｙ衍射分析等实验手段，从热力学角度分析了原位反应自生成ＡＩＮ的可能性．包括掺杂元素Ｍｇ、Ｓｉ的热力学行为，以及铝合金熔体的氮化反应过程分析．在恒温热重实验基础上，探讨了掺杂元素、氮化温度等条件对氮化反应速率影响．

通过ＦＴ－ＩＲ、ＸＰＳ和荧光光谱研究了离子注入对纳米Ｓｉ_３Ｎ_４结构的影响．发现离子注入改变了材料中游离硅（ａ－Ｓｉ）的结构，使其变成了ＳｉＮ_ｎ（ｎ＝１，２）．荧光谱研究表明纳米Ｓｉ_３Ｎ_４具有明显的量子限制效应，并且荧光峰的位置和强度存在不稳定性．根据实验结果给出了纳米Ｓｉ_３Ｎ_４的能级结构图.

报道了采用高温扩散掺杂敏化法在金红石晶体表面掺入Ｃｒ离子、有效提高可见光响应的研究结果．分别利用ＵＶ－ＶＩＳ、ＸＦＡ、ＸＲＤ和ＬＲＳ等测试手段对样品进行了分析．结果表明Ｃｒ离子掺入晶体表面后以Ｃｒ_２Ｏ_３的形式与基体ＴｉＯ_２形成固溶体Ｃｒ_２ＴｉＯ_５，提高了可见波段的光吸收，使原来位于４１０ｎｍ的ＴｉＯ_２的吸收边移到了７５０ｎｍ处，实现了与太阳光谱的匹配．

采用射频等离子体增强化学气相沉积（ＣＶＤ）＋负偏压热丝辅助方法直接在Ｓｉ（１００）衬底上制备了多晶Ｃ_３Ｎ_４薄膜．Ｘ射线衍射测试表明，薄膜同时含有α－和β-Ｃ_３Ｎ_４晶相以及未知结构，没有观测到石墨衍射峰．利用扫描电子显微镜观测到线度约２μｍ、横截面为六边形的β－Ｃ_３Ｎ_４晶粒．纳米压痕法测得薄膜的硬度达７２．６６ ＧＰａ．

具有不同居里点的两种铁电体粉末在共烧时会产生过渡相．这种过渡相的特性与原始物相的性质密切相关·ＢａＴｉＯ_３（简称ＢＴ）和Ｐｂ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３（简称ＰＭＮ）共烧时，介温特性发生异常变化．结果显示，在低温端介温曲线明显抬起，表明具有更低居里温度（Ｔ_ｃ）的新相形成．而在高温端ＢＴ的^Ｔ_ｃ值升高，表明Ｐｂ进驻ＢＴ的晶格．共烧体的性能可以达到室温介电常数＞３０００，损耗＜６０，容温变化率符合Ｘ７Ｒ标准．