用于4D打印的记忆聚合物材料的研究进展

4D打印技术是结合了3D打印技术和智能材料的一种智能结构增材制造技术,形状记忆聚合物材料在4D打印领域中具有巨大的应用潜力.该文阐述了4D打印原理及常用的4D打印材料,基于4D打印材料的不同响应方式,列举相关典型期刊和专利对现有以形状记忆聚合物材料为原料的4D打印材料的技术发展动向进行论述,对4D打印聚合物材料发展面临的难点问题进行总结,并预测了该领域未来的发展方向.     

交联聚合物微球-聚合物在水溶液中的复合*

针对交联聚合物微球–聚合物复合体系调驱技术,开展了交联聚合物微球–聚合物复合体系的溶液性能及其在溶液中结构形态的研究。研究中依据微观结构形态决定宏观溶液性质的原理,通过环境扫描电镜观察交联聚合物微球和疏水缔合聚合物（AP–P4）/非疏水缔合聚合物（SNF3640D）在溶液中的微观复合形态,并测定了交联聚合物微球–疏水缔合聚合物（AP–P4）/非疏水缔合聚合物（SNF3640D）复合体系的黏浓性质和剪切恢复能力,两种实验方法的结果相互印证,说明了疏水缔合聚合物（AP–P4）与交联聚合物微球之间存在着良好的协同作用,为进一步探讨二者的复合机理奠定了基础。     

废石破碎胶结充填配比优选及在寒冷气候条件下的应用

为解决金英金矿外购铁矿尾砂在寒冷气候条件下充填存在充填体强度低、稳定性差以及井下产出废石大量堆积的难题,开展废石破碎用于井下充填的室内实验。研究结果表明:在充填倍线为2.0~6.0的前提下,废石充填料浆质量分数可达75%以上;当废石与尾砂的质量比为3~6时,对充填料浆流动性和充填体强度无明显影响;粒径d≤5 mm废石+压滤尾砂的充填骨料可获得最大充填体强度,充填骨料的充填体强度从大到小依次为d≤5 mm废石、d≤8 mm废石+压滤尾砂、d≤5 mm废石+铁矿尾砂、铁矿尾砂和d≤8 mm废石+铁矿尾砂;料浆质量分数是确保充填体强度和降低水泥掺量的关键,采用d≤5 mm废石+水泥充填时,料浆质量分数每提高1%,水泥掺量可降低1.2%;当养护温度由10℃提升至15℃时,充填体充填时间为7 d及28 d强度分别提高109.52%和58.46%;经现场工业试验,推荐采用的d≤5 mm废石胶结充填料浆实际质量分数为75%,水泥掺量为11%,充填能力为110 m~3/h,充填成本降低15%~18%。     

铀尾砂胶结充填体三轴压缩试验及非线性强度准则研究

充填采矿法是矿山开采的重要施工方法,探究尾砂胶结充填体回填采空区后的强度特性具有重要的理论研究和工程实际意义。以铀尾砂胶结充填体为研究对象,研究砂灰比和围压对胶结充填体力学性能的影响。随后基于三种强度理论,以试验数据为基准,对不同砂灰比铀尾砂胶结充填体强度进行预测。研究结果表明砂灰比对尾砂胶结充填体的力学特性有较大的影响;（1）砂灰比为4,围压小于4MPa时,铀尾砂胶结充填体的应力-应变曲线呈应变软化型,砂灰比大于4.铀尾砂胶结充填体的应力-应变曲线呈应变硬化型（2）粘聚力和内摩擦角随着砂灰比的增大而减小,并逐渐趋于平稳。并呈指数下降趋势,（3）Rocker准则公式简单,能精准的预测不同砂灰比条件下铀尾砂胶结充填体的强度。并提出考虑砂灰比的铀尾砂胶结充填体的Rocker强度准则,并验证其具有良好的预测效果,上述研究将为矿山充填开采提供有益的参考。     

有机聚合物复合纤维改良砂土无侧限抗压强度研究

为研究有机聚合物复合纤维改良砂土的抗压特性、变形规律与改良机理，通过无侧限抗压强度试验和数值模拟分析了改良砂土抗压变形过程的力链变化与微裂纹发育规律，给出了改良砂土的破坏与改良机理。结果表明：有机聚合物复合纤维能够有效提升砂土的抗压强度，随着有机聚合物含量的增大，改良砂土的无侧限抗压强度逐渐提高；随着有机聚合物含量与应变增大，改良砂土的力链演化与微裂纹发育明显改变，力链由环状和柱状结构转变为拱状结构，微裂纹总数量及张拉微裂纹增多，破坏由单一路径向多路径转变。有机聚合物复合纤维黏结、包裹砂粒以及三者相互耦合胶结有效提升了砂土的抗压特性；当荷载过大时，有机聚合物膜发生破裂，纤维逐渐断裂与滑脱，改良砂土网状结构逐渐失稳，砂粒被迫发生位移与旋转，形成局部微裂纹，最终发育、延伸形成裂隙造成破坏。     

尾砂胶结充填体损伤软-硬化本构模型

针对灰砂比分别为1∶4,1∶8和1∶10的尾砂胶结充填体进行了力学试验,得出了其在单轴压缩条件下的物理力学特性。根据统计损伤理论,在材料微元强度服从Weibull分布规律的基础上,引入有效损伤率参数来表征损伤材料的承载能力,建立尾砂胶结充填体在单轴压缩条件下的损伤软-硬化本构模型。经对比验算,尾砂胶结充填体损伤软-硬化模型与实验结果相吻合。该模型在体现尾砂胶结充填体损伤随机性、应变软化过程的同时,反映了尾砂胶结充填体峰后应变硬化过程及规律,为充填体强度设计提供了依据。     

秸秆纤维对含硫尾砂膏体充填体单轴抗压强度的影响机理

将水稻秸秆加工后添加到含硫尾砂中制备成膏体充填体,首先,分析秸秆纤维掺量和长度对含硫尾砂膏体充填体单轴抗压强度的影响规律;然后,通过XRD和SEM分析充填体的水化产物和微观结构,研究秸秆纤维的微观作用机理。研究结果表明：在尾砂含硫量为5%时,添加0.10%长度小于0.2 cm的秸秆纤维能够在保持膏体料浆良好的流动性下,改善含硫尾砂充填体的长期性能;与不添加秸秆纤维相比,150 d充填体单轴抗压强度可提高21.9%以上;添加秸秆纤维的含硫充填体能够在一定程度上抑制硫酸盐的生成,提高C-S-H的含量,降低C-S-H凝胶发生脱钙的概率;在秸秆纤维作用下,充填体能够形成更加稳定致密的骨架结构,充填体内部的黏结力也更大,能够有效延缓硫酸盐对充填体的硫化侵蚀,从而增大含硫尾砂充填体的单轴抗压强度。添加的秸秆纤维过量或者过长则会使秸秆纤维与充填体连接的部分孔隙过大,充填体内部黏结力减小,从而导致充填体在外力的作用下容易变形破坏,形成许多贯穿裂缝,造成含硫尾砂充填体长期强度减小。     

钢渣掺量对3D打印地质聚合物材料新拌浆体流变性的影响

研究了钢渣掺量对钢渣-矿渣基地质聚合物3D打印材料新拌浆体流变性的影响.实验结果表明:修正Bingham模型用于表征3D打印材料浆体流变模型更为准确;随钢渣掺量的增加,新拌浆体剪切应力和屈服应力的增大同时其塑形黏度降低;新拌浆体的流变特性决定其早期构件的完整性,快速增长的屈服应力确保了其挤出后的成型能力;优异的剪切变稀能力有利于运输过程中的管内压力降低.     

新型复合改性聚合物灯杆的结构特性及开发应用

介绍了一种复合改性聚合物灯杆的性能优势及开发应用现状。详细阐述新型复合改性聚合物灯杆的结构特性,成型工艺及应用标准情况,并对复合物改性聚合物灯杆的性价比进行对比分析,并展望其未来的发展前景。     

金川镍矿全尾砂-棒磨砂混合充填材料工业充填试验研究

针对金川下向进路式胶结充填法采矿工艺,开展了全尾砂-棒磨砂混合充填料的工业试验研究。试验结果表明,添加30%的全尾砂充填料,不仅提高了充填体强度,而且还可降低充填体的沉缩率、改善砂浆流动性,完全满足金川矿山安全充填采矿的要求。开展全尾砂充填料的工业化生产,能够弥补棒磨砂充填料的严重不足,显著降低充填采矿成本,从而获得更好的经济效益和社会效益。     

云南某铅锌矿全尾砂膏体室内实验研究

对云南某铅锌矿采用全尾砂膏体充填方案开展了室内实验研究,分析了全尾砂基本物理化学性质(粒级组成、化学成分),并进行了全尾砂自然沉降试验、坍落度试验、全尾砂试块单轴强度试验,获得了全尾砂及全尾砂胶结料的自然沉降特性、流动性能、析水性能及强度特性.试验结果显示:全尾砂自然沉降2~3 h后,重量浓度达到72%~76%,需要添加絮凝剂加快沉降;全尾砂胶结料的重量浓度为78%~79%时,坍落度为24~17 cm,基本无析水(1%~0.6%),充填料呈膏体状态,适合长距离输送;全尾砂膏体配合比在1∶4~1∶12时,28 d单轴抗压强度达到1~4 MPa.室内实验初步表明该矿山可以采用全尾砂膏体充填方案.     

武山铜矿下向分层充填采矿法假顶布筋形式新工艺试验

介绍了武山铜矿下向分层充填采矿法对原有的支护形式进行研究和改进。提出在铺设人工假顶时 ,变水平布筋形式为垂直布筋形式。实践证明 ,这种新工艺是安全可靠 ,经济实用。     

基于多元逐步回归分析的3D打印模型性能研究

为满足医生对脊柱畸形患者的可视化诊断和病例打印模型低成本高效率的制造需求，本文设计了层高、外壳层厚、底部/顶部厚度、填充密度、打印速度、打印喷头温度、平台温度等7个参数的混合正交试验，采用3D打印中的熔融沉积技术打印标准试样，利用多元逐步回归法建立打印参数与打印模型密度、最大压缩力、抗压强度的函数模型。结果表明：最大压缩力和抗压强度性能均与填充密度、外壳层厚、层高构成了三元一次线性函数模型，密度性能与填充密度、外壳层厚、顶部/底部厚度构成了三元一次线性函数模型。     

尾砂坝内不同位置尾砂对充填体强度的影响

以实验室尾砂物理性质分析和强度试验为基础，结合水口山矿务局廉家湾矿区实际充填资料，论证了尾砂坝内不同位五尾砂对充填体强度的影响，为实现全尾砂胶结充填提供了依据。     

超细全尾砂新型胶结充填料水化机理与性能

针对全尾砂含泥质量分数较高、粒度低的特点,根据充填体作用机理,实验制备出以水淬渣为主要胶凝组分的全尾砂胶结充填材料.利用X线(XRD)和扫描电镜(SEM)对该充填材料的水化产物和微观结构进行研究.研究结果表明:该新型充填料克服水泥全尾砂充填体强度低、充填砂浆黏度大以及成本高等技术难题,抗压强度R28=5.30 MPa是水泥胶结材料的4.7倍,满足矿山充填要求.所配制的充填料有良好的流动性,可以实现浆体自流输送.新型胶结材料的主导水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶.大量钙矾石在水化初期形成,是原材料具有较高早期强度的主要因素;钙矶石微观形貌特征为网状或针棒状结构,随着养护时间的增加,水化产物不断发育长大,孔隙逐渐被填充,浆体结构更加致密,具有良好的力学特性.     

上向进路充填采矿法不同接顶率充填体的稳定性

 基于充填料浆采场流动规律和分级尾砂充填进路终态,研究了上向进路充填采矿法不同接顶率充填体的稳定性。将充填料浆采场流动分为不受限沉积扩散和受限向上堆积两个过程,结合充填料浆采场充填终态,从50%充填接顶率开始,按5%递增梯度构建不同充填接顶率的充填体三维模型,运用MIDAS/GTS 有限元软件模拟分析不同接顶率充填体受力状况,提出了考虑抗拉、抗压安全系数和拉应力、压应力集中区域体积的综合安全系数方法,用于评价充填体的稳定性。以某矿山为例的评价结果表明,对于二步进路采场开采,一步进路采场充填体的接顶率和综合安全系数越大,其稳定性越高;当接顶率不足75%时,抗拉、抗压安全系数大于1,综合安全系数小于1,充填体有失稳风险;而当接顶率大于75%时,抗拉、抗压安全系数和综合安全系数均大于1,充填体处于稳定状态,其稳定性满足安全生产要求。     

三七素分子印迹聚合物的制备及其识别性能研究

采用分子印迹技术,以三七素的结构类似物甘氨酸 DL 亮氨酸（GL）为假模板分子、二甲亚砜（DMSO）为致孔剂,优化合成条件制备了对三七素有较好选择识别性的假模板分子印迹聚合物（DMIPs）。等温吸附实验证明,与空白印迹聚合物（NIPs）相比,DMIPs对三七素的吸附效果更佳,具有更高的吸附容量。吸附动力学实验中,DMIPs能快速吸附三七素,15 min即能达到最大吸附量的916%。选择性实验中,DMIPs对三七素不同的结构类似物有良好的选择识别性,而NIPs则无此特性。研究结果表明,该分子印迹聚合物有作为高选择性材料在水溶液环境中选择性分离富集三七素的潜能。     

不同厚度充填体-围岩组合体力学性质及损伤本构

为探究充填体厚度变化对充填体-围岩组合体力学性能的影响规律,开展了5种不同厚度充填体-围岩组合体试件单轴压缩试验,结合数字散斑技术对试件破坏模式的变化进行分析,建立考虑峰后应变软化阶段的分段式损伤本构模型对全过程应力—应变关系进行描述。分析结果表明,充填体厚度变化对组合试件力学性能与破坏模式影响显著。随着充填体厚度由0 mm增加至100 mm,试件峰值强度由94.6 MPa呈指数关系下降至10.1 MPa、峰值应变由0.30下降至0.06,弹性模量呈先下降后上升变化趋势;利用数字散斑技术分析发现,随着充填体厚度增加,破坏模式逐渐由脆性剪切破坏过渡为拉剪复合破坏,最终发展为由充填体内部发生 X 型剪切破坏而引起的拉伸劈裂破坏;通过改变分段式损伤本构模型的分布参数与修正系数,可较好的表征不同充填体厚度试件的全过程应力—应变曲线,利用文献[26]数据进行验证,发现模型适用性较好;充填体厚度越大,由充填体存在而引起的试样初始损伤越大,达到峰值应变时,损伤变量 D未达到1,试件延性破坏特征越明显,破坏后残余强度越高。     

基于BP网络的某矿山充填料浆配比优化

针对目前某矿山残矿回采充填体质量所存在的问题,提出采用分级尾砂胶结充填的方案.分析分级尾砂的物化特性,得出分级尾砂作为充填骨料的可行性.通过配比试验,初步确定影响料浆质量的因素.为了得到最优配比,采用神经网络进行优化,以料浆浓度及各组分添加量作为输入因子,塌落度、7d抗压强度及28 d抗压强度作为输出因子,并以配比实验数据为训练和检验样本来建立BP神经网络预测模型.对比隐含层节点数对模型训练过程及预测精度的影响,选取最佳预测模型结构为4-9-3.将配比参数细化输入到预测模型中,从而搜索出优选样本,得到最优配比为所(水泥)∶m(粉煤灰)∶m(尾砂)=1∶3∶8.优化结果表明:在保证强度的前提下,粉煤灰的添加可有效地降低充填成本,经济效益显著.     

酚醛型氮杂假冠醚聚合物的合成与对Cu^2＋的吸附性能

以乙二醇苯醚为起始剂合成了新型酚醛型氮杂假冠醚聚合物，分别用傅立叶红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(HNMR)确认了各中间体及其聚合物的结构．测试了聚合物对金属离子的吸附性能．结果表明．聚合物对Cu^2 具有良好的吸附性能，其静态吸附容量达到1．775mmol／g．