中子对轻元素敏感，能够识别近邻原子，区分同位素，可以直接测定材料的磁结构，并具有很强的穿透力。这些优点使中子衍射成为研究物质的一种独特手段，在含能材料、含水矿物、超导以及磁材料等都发挥着重要的作用。利用自主研制的全景式大腔体对顶砧高压装置，实现了吉帕压力下原位中子衍射谱的获取。实验中采用WC压砧，当负载压力达到150kN时，在体积为6mm³的样品腔内获得了铁在5GPa压力下的中子衍射谱。通过优化组装或使用金刚石压砧，可以获得10GPa甚至更高压力下的高压原位中子衍射谱。

极端条件下液体(熔体)的结构和物性是凝聚态物理、材料科学和地球科学关注的重要问题之一。由于长程周期性的缺失，液体在极端条件下的结构和物性的实验和理论研究都面临着巨大的挑战。与晶体相比，人们对极端条件下液体的结构和物性的演化规律所知甚少。本文系统介绍了近年来高温高压条件下液体的结构、密度和黏度测量的研究进展，以及取得的重要科学认识，以期对今后极端条件下液体的结构和物性研究起到一定的参考作用。

采用金刚石对顶砧高压装置和同步辐射X射线衍射技术，在常温下对两种天然橄榄石单晶(含铁的铁镁橄榄石(Mg_1.83Fe_0.17)SiO₄和不含铁的纯镁橄榄石Mg₂SiO₄)进行了高压结构行为研究。实验结果表明，两种天然橄榄石单晶在最高压力为9.9GPa的条件下没有发生相变。采用二阶Birch-Murnaghan状态方程描述压力-晶胞体积(p-V)关系，获得了铁镁橄榄石和纯镁橄榄石在零压下的晶胞体积(0.2929(3)、0.2899(1)nm³)和体积模量(140(3)、151(2)GPa)。两种镁橄榄石呈高度各向异性，轴压缩性表现为：b轴的压缩率最大，c轴次之，a轴的压缩率最小。随着铁组分的加入，橄榄石的体波速减小，两种橄榄石的体波速相差5.2%，该结果对于研究上地幔的物质构成和弹性波速具有一定的意义。

榴辉岩和玄武岩是大洋消减带最重要的组成部分，研究其在高温高压条件下的导热性质有助于了解消减带的岩石圈热结构和消减带动力学。以瞬态平面热源法为基础开展高温高压实验，测量了榴辉岩和玄武岩在1.0和2.0GPa、278~973K的热扩散系数。结果表明，二者均随温度的升高而减小；在278K、1.0GPa下，榴辉岩的热扩散系数比玄武岩高约30%，热导率比玄武岩高约50%。在消减板块的深度剖面上，上部玄武岩的导热能力弱，阻碍俯冲板块与周围热的地幔之间的能量交流，使俯冲板块保持冷的、坚硬和脆性，这种特性使应变积累并最终导致破裂和地震的发生；俯冲板块的下半部分，玄武岩-榴辉岩的相变使俯冲板块与周围环境的温差减小，有利于当地的动力学稳定。

利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法，研究了铀的状态方程。基态计算结果表明：在100GPa的压强范围内，α-U结构是最稳定的相。利用量子分子动力学方法(QMD)，计算了有限温度下的状态方程，在此基础上计算了冲击Hugoniot点，并与实验数据及其他理论计算结果进行了比较，结果表明：在100GPa以下的压力区域内，QMD计算结果与实验结果符合得很好，而用快速计算状态方程(QEOS)方法计算的结果偏软。

采用高精度、低像差的光学分幅技术，结合高精度延时控制及超快门选通微通道板(MCP)轮替曝光技术，以及CCD图像采集方法，研制了高性能的超高速光电分幅相机，其摄影频率为2×10⁸幅/秒，像面空间分辨率为36mm^-1，可连续拍摄8幅1600×1200像素的大画幅图像。将该相机应用于钨丝发光实验和雷管破裂实验，获得了清晰的实验图像。

为研究铝箔膜炸药的爆炸性能, 将铝箔膜与RDX炸药均匀混合并压制成型, 得到高铝含量的铝箔膜炸药, 与铝粉炸药形成对比, 进行水下爆炸实验。通过实验测得两种炸药在不同距离处的冲击波压力时程, 分析冲击波压力峰值、冲量、比冲击波能、气泡脉动周期、比气泡能和总能量等主要参数的差异。研究表明:铝箔膜炸药压力峰值的衰减速率低于铝粉炸药, 冲量和比冲击波能与铝粉炸药相当; 由于铝箔膜的比表面积比铝粉小, 纯度相对较高, 气泡脉动周期相对较长, 因此铝箔膜炸药的比气泡能乃至总能量均略高于铝粉炸药。

采用SG (Steinberg-Guinan)强度模型描述组合飞片(铅和铝)的动力学响应行为, 对两侧对称点起爆圆柱炸药、爆轰波对碰驱动组合飞片实验模型进行了数值模拟计算。得到了爆轰波对碰驱动组合飞片的计算图像, 并与实验结果进行了对比分析, 明确了SG强度模型对描述爆轰波对碰驱动下组合飞片的适用性, 为高应变率条件下材料强度模型的适应性研究奠定基础, 同时也为更好地理解材料在高应变率条件下的本构关系以及材料在对碰区的动力学行为提供参考。

在矩形截面的爆轰管道中, 对C₂H₂+2.5O₂+8.17Ar和C₂H₂+5N₂O在CJ爆轰状态下经过不同楔面所发生的马赫反射的影响因素进行了实验研究。实验中, 由烟膜记录爆轰波马赫反射的胞格结构转变过程; 采用纹影技术捕捉爆轰波马赫反射波阵面的不稳定性及波后流场分布。实验结果表明:两种实验气体在爆轰波马赫反射过程中均存在由CJ区域向过驱区域转变的胞格结构; 初始压力对楔面与马赫反射三波点轨迹线之间的夹角(χ)影响明显, 楔角θ_w对χ的影响随θ_w的增大而增大; 根据实验测得的θ_w+χ与θ_w之间的关系, 可知爆轰波马赫反射三波点轨迹线的斜率随着θ_w的增大而增大, 与CJ区域内胞格轨迹线的相交距离也更短, 使马赫杆后的过驱度升高。另外, 不稳定气体C₂H₂+5N₂O的不稳定性高于稳定气体C₂H₂+2.5O₂+8.17Ar, 导致二者的爆轰波马赫反射行为存在较大的差异。

用于模拟Z箍缩物理过程的辐射磁流体力学程序(MDSC)存在单温和三温两种模型, 了解其差别有助于更好地使用该工具。介绍了程序中单温模型和三温模型在物理建模上的差异, 设计了3个算例, 采用两种模型分别予以模拟计算。结果表明:相对于单温模型, 三温模型获得更高的碰轴速度, 该差异在低温大质量负载上表现得更为明显。结合Z箍缩的实际物理过程, 分析认为:碰轴速度的差异主要由状态方程引起, 低温下单温模型中的原子状态方程与三温模型中的离子状态方程有显著差异, 导致加载面的膨胀不一致, 最终使获得的动能不一致, 而高温下两种状态方程的差异减小, 因此碰轴速度的差异不明显。状态方程的差异还导致三温模型中更容易形成冲击波和先驱等离子体, 从而缩短了碰轴时间。动能的不同是引起计算差异的主要因素。

以P3HT(Poly (3-Hexylthiophene))为电子给体, PCBM ([6, 6]-Phenyl C₆₁ Butyric Acid Methyl Ester)为电子受体, 在活性层P3HT:PCBM的退火过程中, 利用磁场对活性层有机分子的排列取向作用, 制备了有机体异质结太阳能电池。研究结果表明:当磁场强度为0.9MA/m时, 器件的短路电流密度从7.414A/cm²提高到8.332A/cm², 填充因子也相应地增加, 但开路电压却有所降低, 最高的光电转换效率为2.562%。由光致发光光谱和原子力显微图像可知, 磁场对活性层的结晶度、内部分子排列和表面形貌都有明显的影响。

鲜榨果蔬汁富含维生素C、酚类等活性物质。超高压均质技术是基于传统均质技术发展起来的一种非热加工技术, 压力最高可达400MPa, 能在常温或较低温度下达到杀菌、钝酶等效果。将超高压均质技术应用于鲜榨果蔬汁的加工, 可最大限度地保留鲜榨果蔬汁的原有品质。综述了超高压均质处理对鲜榨果蔬汁中微生物、酶及品质影响的研究进展, 讨论了超高压均质技术在鲜榨果蔬汁加工中的应用前景。