1、高壓物理學(xué)是研究物質(zhì)在高壓下的電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)特性，以及高壓下物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、狀態(tài)方程及相變等的學(xué)科。由于高壓研究可以發(fā)現(xiàn)常壓下物質(zhì)所不具備的新結(jié)構(gòu)、新性能、新現(xiàn)象及新規(guī)律，因此，它為新材料合成、制備及改性提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。本論文共分為三個(gè)部分，第一部分為對(duì)Bridgman壓砧加壓性能的研究，屬于高壓技術(shù)研究；第二部分為快速增壓法制備高密度納米硒塊體材料；第三部分為快速增壓制備不同結(jié)構(gòu)比例的大塊非晶硫的探索，第二和第

2、三部分屬于高壓下新材料的制備。分別摘要如下：
　　 (1)Bridgman對(duì)頂砧加壓性能的研究
　　 在本實(shí)驗(yàn)室過去使用的端面直徑為26mm的Bridgman對(duì)頂砧高壓模具的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了直徑為20mm的對(duì)頂砧模具的性能。并使用新的高壓模具對(duì)葉臘石封墊的力學(xué)行為進(jìn)行了一系列研究。通過改變施加壓力研究了葉蠟石的剪切強(qiáng)度及彈性模量隨壓力的變化規(guī)律等力學(xué)行為，證實(shí)了封墊材料的彈性模量隨壓力增大而增大；得到了塑性區(qū)剪切強(qiáng)度

3、隨壓力的變化規(guī)律(即在塑性區(qū)封墊材料的剪切強(qiáng)度隨壓力的增大而增大，且增大的趨勢(shì)逐漸減小)。另外，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析相結(jié)合，證實(shí)了圓片的彈性區(qū)存在不可忽略的剪切強(qiáng)度，并進(jìn)一步證明了圓片的中部存在一個(gè)準(zhǔn)靜水壓區(qū)，為高壓實(shí)驗(yàn)中樣品腔尺寸的選擇提供了更為科學(xué)的依據(jù)。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果完善了高壓下圓片封墊內(nèi)壓力實(shí)際分布的模型。
　　 利用Bi絲已知的壓致相變點(diǎn)對(duì)Bridgman壓砧的壓力進(jìn)行了標(biāo)定，結(jié)合上述測(cè)量結(jié)果的推算，得出了Bridgma

4、n式壓砧中心實(shí)際壓力隨油壓的升高而升高得更快的特性，這種特征不同于多壓砧裝臀和年輪式模具。
　　 利用這套新的對(duì)頂砧高壓模具配合快速增壓壓機(jī)測(cè)量了常溫下絕熱壓縮過程中，硒的溫度隨壓力的變化，從而為進(jìn)一步測(cè)量硒的格林愛森參數(shù)和吳經(jīng)參數(shù)打下基礎(chǔ)，并為快速增壓法制備納米硒過冷度的估算提供了參考依據(jù)。
　　 (2)快速增壓方法制備高密度納米硒多晶塊體材料
　　 納米材料作為新型功能材料或結(jié)構(gòu)材料的研究備受關(guān)注。制備納米塊

5、體材料的方法已有多種，但與高壓相關(guān)的并不多。我們考慮到在熱力學(xué)上壓力和溫度的對(duì)等關(guān)系，提出對(duì)熔融液體快速改變壓力導(dǎo)致凝固應(yīng)與快速改變溫度一樣可以獲得亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的塊體材料，同時(shí)因在這種過程中溫度均勻，分子的凝聚行為將不受熱傳導(dǎo)率的限制，有利于一次性獲得大塊納米晶體材料。本研究共設(shè)計(jì)了四組對(duì)比實(shí)驗(yàn)：(a)熔融硒快速增壓到2.8GPa；(b)熔融硒快速增壓到3.5GPa；(c)熔融硒慢速增壓到2.8GPa；(d)熔融硒在常壓下自然冷卻。對(duì)四組

6、實(shí)驗(yàn)所回收的固態(tài)硒分別進(jìn)行SEM、TEM、XRD分析，發(fā)現(xiàn)(a)和(b)回收的樣品均為納米塊體材料，平均晶粒尺寸分別為18.73nm和19.04nm，(a)回收樣品的相對(duì)密度高達(dá)98.17％。其它兩種實(shí)驗(yàn)獲得的則是微米級(jí)多晶體。說明快速增壓方法能夠使熔體大量成核的同時(shí)又有效地抑制晶粒的生長(zhǎng)，從而一次性獲得均質(zhì)的納米晶體硒。這是首次通過快速增壓法成功地制備出納米多晶塊體材料。獲得的納米晶硒塊體材料的最大直徑為16mm，厚度為3.2mm。研

7、究結(jié)果顯示，快速增壓法是一種有效制備大塊納米晶材料的新途徑。本文還對(duì)其形成機(jī)理進(jìn)行了分析。
　　 (3)快速增壓法制備不同結(jié)構(gòu)比例的大塊非晶硫的探索
　　 從Mishima發(fā)現(xiàn)冰有兩種不同的非晶態(tài)以來，同種物質(zhì)是否存在不同非晶相成為凝聚態(tài)物理中一個(gè)新的熱點(diǎn)問題。相關(guān)研究結(jié)果啟示我們：能否利用快速加壓的方法使不同溫度的熔體快速凝固，在不同的過冷度下“凍結(jié)”成不同的高壓相，從而制備出不同結(jié)構(gòu)的非晶相。前人報(bào)道熔融硫在432K