在新超导材料的探索中，某些特定的结构单元被认为对超导的产生至关重要，如铜氧和铁基高温超导体中的CuO₂面和Fe-As层等。为此，研究了具有Zn-Sb层的锌基112型LaZn_1–δSb₂在常压和高压下的结构和输运性质。研究发现：LaZn_1–δSb₂在常压下具有四方结构，并存在一定的Zn空位；其低温物理性质表现出顺磁金属行为，具有一定的各向异性和正磁阻现象；同时，空穴型霍尔系数随温度变化明显，表明该材料的输运行为由多带效应主导。在高压下，LaZn_1–δSb₂依然维持四方结构，但是体积被压缩超过25%；与此同时，高压下的绝对电阻值以及剩余电阻比均随压力的升高先减小后增大。进一步拟合发现，压力下LaZn_1–δSb₂的输运行为依然由电子-声子散射主导，且几乎不随压力变化。在所测试的最高达50.9 GPa的压力下，没有观测到2 K以上的超导现象；LaZn_1–δSb₂中超导电性的缺失可能与Zn空位导致的晶格缺陷有关。该研究结果可为探索同类结构化合物中的新型超导电性提供有意义的参考。

室温超导体LaSc₂H₂₄的合成标志着人类在高压超导研究领域迈入一个崭新的阶段。未来富氢高温超导体研究的核心挑战之一在于降低晶体结构稳定存在的压力，从而为实现低压乃至常压室温超导提供坚实的理论基础与可行的技术路径。综述了近年来在氢化物超导体预测与实验合成方面的最新进展，重点探讨了一种实现低压高温超导的新策略—H₂分子型氢化物，并重新审视了H₂分子单元参与超导的起因，为理解声子介导的超导现象提供了新的视角。在H₂分子型氢化物中，明显观察到近似自由电子气的行为，这些自由电子气表现出金属键特性，同时，分子氢结构未发生分解。这表明，超导转变的关键条件是存在形成库珀对的电子费米海，而非完全解离为原子态氢。H₂分子型氢化物中自由电子气的形成机制可通过有限深势阱模型得到合理解释。此类材料在高压下的独特电子行为及其强电声耦合作用为设计低压、高温甚至室温超导材料开辟了全新的范式。

爆炸近场是弹药爆炸毁伤的核心区域，涉及强冲击波与爆轰产物的耦合载荷作用。目前，扩胀管结构（expansion tube structure, ETS）在此类极端载荷下的力学响应及能量转化机制尚不明确。为此，将ETS作为典型吸能结构，研究其在近场强冲击波与爆轰产物耦合作用下的能量转化机制。在试验验证的基础上，通过数值模拟方法研究近场爆炸载荷特性及ETS的动态响应特性，建立了近场爆炸载荷的理论预测公式，并在强冲击假设的基础上构建了能量转化效率的理论预测模型。结果表明：能量转化效率随着比例距离的增加而显著下降，当比例距离超过0.80 m/kg^1/3时，能量转化效率低于10%；能量转化效率与反射波比冲量呈显著正相关，说明比冲量是决定能量传递的关键因素。研究结果揭示了ETS在近场爆炸载荷作用下能量转化的内在机制，所建立的理论模型为近场防护结构设计与性能评估提供了有力的理论支撑。

近年来，氢基超导体在高压下实现的近室温超导引起了广泛关注，然而，大多数具有高超导转变温度（T_c）的氢化物需要在极高的压力下才能稳定，极大地限制了其应用潜力。为此，提出了在三元Th-Y-H体系中探索中等压力下获得高T_c超导体的可能性。利用金刚石对顶砧，结合原位激光加热技术，以钍（Th）、氢化钇（YH₃）和氨硼烷（NH₃BH₃）为前驱体，在高温高压条件下合成了Th-Y-H三元氢化物。结合同步辐射X射线衍射测量与理论研究结果，确定其主要产物为立方相的(Th,Y)H₁₀，其中Y的占比为10%～15%。电输运测量结果显示，相近压力下其T_c较ThH₁₀提升约10%，在144 GPa下样品的T_c最高可达184 K，且在降压至100 GPa时仍可达170 K，接近该压力下已知氢化物的最高T_c纪录。外加磁场下的测试进一步证实了超导的存在，并基于WHH模型和GL模型估算其上临界场分别为52和39 T。研究结果表明，Th-Y-H是具有优异超导性的三元超导材料体系，通过在二元体系中合理引入新的元素，可有效调控晶体稳定性和电子性质，为在中等压力甚至低压下探索高T_c超导氢化物提供了新的思路与实验依据。

铁在极端高温高压条件下的物理性质对于理解地球及类地行星内部结构和演化过程具有重要意义。为了刻画铁在超级地球内部极端条件下的动力学行为，结合第一性原理分子动力学模拟与实验测定的高压熔化曲线，构建了一套适用于超高压力与高温范围的嵌入式原子势函数。该势函数拟合了体心立方相、密排六方相和液相在400 GPa～1 TPa、6000～10000 K下的多项物理性质，包括固态的弹性常数、液态的径向分布函数，以及实验获得的熔化曲线。在不同温压条件下对该势函数进行了系统检验，结果表明：其能够准确再现固态弹性常数与压力及温度的依赖关系；在3组典型温压点上与液相径向分布函数一致；预测的熔化曲线处于实验误差范围内，并且与第一性原理模拟结果基本吻合。基于该势函数的热力学计算进一步表明，在400 GPa～1 TPa压力区间内，铁的密排六方相保持热力学稳定，而体心立方相呈亚稳态。该势函数为大尺度模拟超级地球核心的形核结晶与固液共存提供了可靠的原子级工具；同时，该势函数与数据集为后续扩展多组分铁合金在超高压条件下的物性研究奠定了基础。

金属氢因具有室温超导电性、量子流体等特性，被认为是高压物理研究领域的“圣杯”。理论研究认为，获得原子化的金属氢需要500 GPa以上压强，因此，自从1935年金属氢概念被提出以来，至今尚未在实验中获得。为使人们能够在生产和生活中利用金属氢的特殊性质，需要在环境压力下获得金属氢。目前，低压下获得金属氢的研究思路是利用氢化物的“化学预压缩”让氢在较低压力下进行金属化，即寻找特殊的氢化物作为金属氢性质的宿主。但是，这类材料至今没有明显的结构特征，不仅加大了探索金属氢宿主材料的难度，还打击了人们在环压力下获得金属氢性质的信心。为此，科研人员又提出了以氢为配体的高配位氢化物—低压下金属氢性质的潜在宿主，其中，配体氢的非键轨道是否金属化是氢配体化合物能否承载金属氢性质的判断标准。首先，总结了氢在常压下的主要行为，重点关注常压下的氢配体化合物；然后，通过一维氢原子链这一简单模型，分析非键轨道金属化的原因和降低稳定压力的物理图像；接着，分析金属氢配体化合物的轨道特点，指出其超导电性、拓扑性质和实现金属化的电子结构规律。所提出的关于金属氢配体化合物的分析，不仅为未来探索金属氢化物超导体提供了重要的结构信息，更为人们在环境压力下获得金属氢的性质提供了重要的理论基础。

超导电性以零电阻行为和迈斯纳效应作为2个核心判据。在金刚石压砧所形成的高压环境下，样品尺寸仅数十微米，且空间受限，其磁性测量一直是高压研究中的难点。基于金刚石压砧进行高压下的磁性测量大致可以分为4种不同的方法，其中，使用实验室自制的多匝数微型线圈和2台串联锁相放大器的调制磁化率测量因测量原理未被很好地理解，导致以往的研究中常出现自相矛盾的实验结果。为此，从实验构型和法拉第电磁感应定律出发，重新推导了超导样品的抗磁转变在一级和二级锁相放大器上信号大小的表达式，得到了引入调制磁场之后信号放大幅度的表达式，深入理解了调制磁化率的测量原理，指出了以往文献中可能存在的问题。

为精准调控深部矿山切缝药包爆破对采场充填体的损伤效应，聚焦周边孔间距（500、600、700、800 mm）的控损机制，依据弹性波动理论及岩质介质中冲击波的动态传播特性，建立了切缝药包爆破时约束方位应力波在多介质作用下的扩散机制；结合混凝土类脆性材料与充填体损伤演化的强相关性，建立了Riedel-Hiermaier-Thoma（RHT）本构模型的跨介质等效标定框架；基于数值模拟软件ANSYS/LS-DYNA，构建了充填体-矿体-切缝药包多介质动态耦合数值模型；通过在充填体-矿体交界处布置观测点，对观测点处的峰值应力变化、爆破振动速度变化以及充填体损伤演化进行了分析。基于金川三矿区邻近充填体的进路回采阶段爆破试验，进行了常规药包、切缝药包以及不同周边孔间距的爆破试验。试验结果表明：切缝药包爆破在未约束方位触发气相射流与应变能汇聚效应，同步抑制约束方位应力和爆破振动速度，实现了对邻近充填体爆破荷载的定向衰减；相较于常规装药，切缝药包使充填体损伤度显著降低36%以上；爆破损伤度与周边孔间距呈负相关，间距增大时，损伤抑制效率提升。

根据反拱爆破片（reverse-arched bursting discs，RABDs）爆破性能的高、低精度有限元计算结果，通过构建分层克里金（H-Kriging）代理模型，实现了反拱爆破片爆破压力的快速预报，建立了反拱爆破片爆破性能的数学模型，基于此进行反拱爆破片的结构优化设计。研究结果表明，基于高、低精度有限元模型所构建的爆破压力-结构参数的分层克里金代理模型，能在显著节约计算成本的前提下，准确预报反拱爆破片的爆破压力。针对反拱爆破片结构的初始设计方案，采用遗传算法进行优化设计，优化方案能够在考虑爆破片厚度加工公差的情形下，使爆破压力的波动幅度降低58.8%，从而大大降低反拱爆破片爆破压力对厚度加工误差的敏感程度，具有较高的工程参考价值。