硅粉水泥石中微孔界面分形结构实验研究

采用X射线小角散射(SAXS)技术,对硅粉水泥石中微孔孔界面分形结构进行实验研究．结果表明,硅粉水泥石中微孔界面不具有分明的边界,而是有一个2nm左右的电子密度缓变的过渡层;微孔界面具有分形结构特征,分形维数与3接近,说明其孔界面是非常粗糙的;水胶比、硅粉含量对孔界面分形维数具有显著的影响,笔者根据实验结果,从微观的角度进行了探讨性的解释．     

活性炭微孔及其界面结构的实验研究

通过采用Ｘ射线小角散射技术对活性炭中气孔孔径及其分布、比表面积和气孔表面分形数等结构参数的实验测定与比较分析，说明了活性炭中气孔的孔径呈双峰分布；过滤孔与微孔比例以及微孔的发达程度等影响活性炭性能的参数随活性不同而有较大差别；活性炭孔表面具有人分形结构和特征，分形维数与光滑表面对应的数值有明显差异，且可能成为表征活性炭一个重要参数。     

基于低温氮实验的硫化矿石吸附性能及其孔隙结构特征

为揭示硫化矿石吸附孔的分形特征,采集国内某铜矿矿样进行低温氮吸附实验。利用Quadra Sorb SI系列比表面测定仪分析粒径分别为0.300,0.125和0.088 mm 3种矿样的孔隙特征;运用FHH模型计算出各个矿样的分形维数,进一步分析硫化矿样的气体吸附能力与孔隙参数、分形维数之间的关系。研究结果表明:硫化矿样粒径越小,矿样微孔的比表面积和孔体积越大;硫化矿样对气体吸附一般发生在孔径为3~4 nm的微孔上;分形维数增大,微孔含量随之增高,比表面积也相应增大,孔表面则表现越粗糙且趋向于三维空间;分形维数反映了矿样的气体吸附能力,即分形维数与吸附能力具有正相关性。因此,由于硫化矿样粒径减小而引起的复杂孔隙结构及高分形维数,使得矿样更加容易吸附空气中的氧气而发生氧化自燃。     

多孔羟基磷灰石生物陶瓷的研究现状与进展

羟基磷灰石生物陶瓷与人体的无机组成和晶体结构相似 ,具有良好的生物活性和生物相容性 .多孔羟基磷灰石生物陶瓷 ,其相互连通的微孔有利于组织液的微循环并为羟基磷灰石深部的新生骨提供营养 ,促进纤维组织和新生骨的结合和生长 ,是一种性能优异的硬骨组织替代材料 .近年来 ,发明了一系列制备多孔羟基磷灰石陶瓷的方法 ,如有机泡沫浸渍法、添加造孔剂法、快速成型法等 .对于多孔羟基磷灰石生物陶瓷的研究 ,注重研究孔尺寸对多孔体与组织之间相互关系的影响 ,并逐步实现了对多孔体孔径的控制 .本文综述了多孔羟基磷灰石生物陶瓷的制备工艺、生物特性和发展趋势 .     

构造煤微观结构对其吸附特性的影响实验

为研究构造煤孔隙微观结构及其对瓦斯吸附的影响,采用压汞实验及PCT高压吸附实验,针对澄合矿区典型构造煤煤样进行孔隙结构分析及吸附特性测定,通过实验数据计算煤样孔隙体积及表面分形维数,分析构造煤微观孔隙结构对瓦斯吸附特性及吸附常数a、b值的影响。研究结果表明:煤样总孔容以大孔贡献为主,总比表面积微孔占比最高,各煤样间大、中、小及微孔占比基本相近,煤样坚固性系数与其总孔容成反比;吸附常数a与煤样微孔孔容、比表面积呈正相关关系,吸附常数b随着煤样大孔孔容占比、微孔占比的增大而增加;随着总比表面积增加,单位质量煤瓦斯吸附量逐渐增加,即微孔比表面积越大,瓦斯吸附能力越强;煤样孔隙体积及表面分形维数均可分为两部分,大、中孔隙分形维数在2～3之间,该段分形特征较为明显且孔隙结构复杂,孔隙体积分形维数与吸附常数a呈正相关关系。     

桉木浆纤维多孔结构的分形分析

采用低温氮吸附法测量了桉木浆纤维的内部孔隙结构。结果表明,桉木浆纤维表面密布孔洞,孔隙分布以中孔为主,有一定量的大孔,微孔数量有限。原子力显微镜（AFM）观察也证实这一点。在低温氮吸附实验的基础上,把分形理论用于分析桉木浆纤维的孔结构,发现桉木浆纤维具有分形特征,其分形维数为2.82,分维数接近3,说明植物纤维表面较为粗糙,是密布孔洞。桉木浆纤维分形维数与其保水值等宏观性质有密切的关系。     

水泥石微孔界面结构及其对浆体性能的影响

采用Ｘ射线小角散射技术对水泥石中微孔孔界面结构,特别是孔界面的分维进行了实验研究,并对这些结构参数对水泥石比表面积和强度的影响作了分析讨论。研究表明：水泥石中的微孔界面不具有分明的边界,而是有约５×１０＾－１０ｍ的过渡层;水泥石中微孔界面具有分形结构特征,界面分形维数接近于３;水泥石的抗弯、抗压强度比表面积等均与微孔界面分维存在较好的联系。     

硫化过程中钙基脱硫剂孔结构的非线性变化特性

以热重天平（thermogravimetric analyzer,TGA）为实验台，采用N2吸附法测定孔结构参数，研究了硫化反应中钙基脱硫剂不可进入孔隙的形成、孔隙分形维数以及分形结构的变化特性等，结果表明：脱硫剂中不可进入孔隙的形成主要出现在硫化反应的开始阶段，随着硫化反应的进行，脱硫剂孔结构的分形维数不断减小，且孔隙分布与分形维数之间满足Friesen关系方程。     

微孔碳化硅过滤材料的研究

研究了分别用锯末、碳粉和石油焦粉作为造孔剂，制备了氧化物结合碳化硅微孔陶瓷的工艺，并讲座了制备工艺与性能的关系，研究结果表明，碳硅颗粒通过莫来石结合成基本相,随着造孔剂质量分数的增加，材料的孔率增加，抗弯强度下降，而减小毛坯成型压力与增加造孔剂具有同样的效果，此外，增加氧化物结合剂的加入量和使用较细的碳化硅颗粒，会提高微孔陶瓷的强度，通过工优化，制备了满足使用要求的微孔碳化硅过滤材料。     

炭化条件对炭纤维纳米微孔分形维数的影响

应用X射线小角散射方法研究了炭纤维纳米微孔内表面 特征的分形维数D. 结果表明, 不同炭化温度下得到的炭纤维, 其微孔尺寸在1.60～4.13 nm. 随着炭化温度的升高（由900 ℃升至2 400 ℃）, D值增大（由2.09增加到2.59）. 当增大炭化牵伸率时, 微孔分形维数也有所增加. 从具有不同分形维数炭纤维力学强度的测试中发现, 分形维数较低的试样, 具有较高的拉伸强度和压缩强度.     

鄂尔多斯盆地宜川地区煤储层孔隙特征及其分形规律研究

利用Quadrasorb SI自动低温氮吸附仪测试了宜川地区煤储层孔隙特征。实验表明:该区煤储层孔隙类型以微孔为主,且微孔大多为一端封闭的不透气性II类孔,小孔主要以开放型I类孔和"墨水瓶"型孔为主。同时,根据低温氮吸附实验数据,分析了宜川地区煤储层孔隙的分形维数与吸附参数之间的关系。结果表明:分维数D与VL和PL具有一定的相关性,即分维数D与VL和PL在一定程度上呈现正相关关系。宜川地区是深煤层煤层气的重要勘探区,本次研究将对该区煤层气的勘探开发具有重要意义。     

数字岩心孔隙结构的分形表征及渗透率预测

基于多孔介质孔隙结构的分形理论,对9种数字岩心样品的孔隙相和固体相结构进行了分形表征.计算结果表明固体相的分形维数通常要大于孔隙相的分形维数,其分形标度区间的宽度要小于孔隙相的标度区间宽度.这表明数字岩心是一种近似两相分形多孔介质.在此基础上,对9种数字岩心样品的孔隙度、体积分数和渗透率进行了预测.预测结果表明数字岩心孔隙结构的分形理论在描述介质的孔隙度和渗透率方面是有效的.而且在近似两相分形介质中,对固相的分形描述似乎更加有效.当用分形理论对数字岩心样品的渗透率进行预测时,其准确地确定最大孔隙尺寸至关重要.最后,通过对比发现,在预测渗透率方面,采用的FT方法要比目前国际上通用的PNEM方法更加准确,也更加具有普适性和计算成本更低.     

基于分形理论的饱和多孔介质电导率模型建立

多孔介质具有复杂的内部孔隙结构,其固体基质的组成成分、内部孔隙的几何形状及其赋存于内部孔隙的液体成分都对多孔介质的电导率有较大影响,因此很难对其导电特性进行准确表征。多孔介质内部孔隙的不规则性表现出极强的分形特性,其分形维数在一定程度上能反映多孔介质的内部微观结构特征,且分形几何理论已经被用于多孔介质输运特性的研究中。为进一步丰富多孔介质电导率模型,促进对微观物理结构如何影响其宏观电导性的理解,本文基于分形理论,以多孔介质微结构参数（孔隙度、孔隙分形维数和曲率分形维数）为基础,建立了多孔介质的电导率模型。以现有试验数据为基础,对推导电导率模型的正确性进行验证,结果表明,两者具有较高的一致性,说明该电导率模型的正确性和有效性。     

砂岩储层孔隙结构分形特征描述

在前人对孔隙结构分形特征研究的基础上,利用分形几何理论,建立了描述储层孔径分布的分形几何公式和储层毛管压力曲线的分形几何公式;利用岩心压汞测试资料,建立了描述孔隙结构的分形几何模型,探讨了砂岩孔隙结构的分形特征.研究表明孔隙的分形特征是分区域的,分形维数可以定量描述孔隙的非均质性,分形维数大,砂岩孔隙分布的非均质性强.依据建立的孔隙分形模型,在考虑孔隙结构、润湿性变化的基础上,根据函数公式和毛管束模型,推导出了油水相对渗透率的理论预测公式.根据所得到的理论预测公式,进行了相对渗透率曲线预测.预测结果表明,预测曲线与理论曲线是一致的.同时,可用于长期水驱后油水相对渗透率的预测和不同储层相渗曲线的归类,指导油田开发.     

分形渗流基本公式及分形油藏样板曲线

对具有双重分维(管径分维和迂曲分维)多孔介质中流体的流动,导出了渗流速度、渗透率及孔隙度的公式,证明了这些公式在不同的坐标系中都是成立的,并在不同的坐标系中建立了微可压缩流体的渗流偏微分方程,即分形渗流的压力扩散方程.给出了线源条件下压力降落解和压力恢复解.对于考虑井储及表皮的实际井筒也求得了相应的解,并绘制出无限大地层的样板曲线,给出试井解释的方法、步骤.结果表明,对所研究的双重分形介质,用传统的压降半对数直线段试井分析、压力恢复的豪纳(Horner)法以及GringartenBourdet图版的曲线拟合法会带来较大误差,特别是迂曲分维较大的情形,以上方法是不适用的.     

双重分形多孔介质孔隙率的研究

根据双重分形多孔介质孔隙分布分形维数D与孔隙迂曲分形维数DT的定义和计算公式,推导了多孔介质孔隙率的计算公式.通过孔隙率计算公式的函数图像分析了双重分形维数D和DT的变化对孔隙率的影响,分析结果表明孔隙率随多孔介质双重分形维数D和DT的增加而增大;多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率增加的就越慢;当D DT＜3时,多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率就越大,但当D DT＞3时则相反,多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率反而越小,D DT=3是特殊点,令D DT→3时的孔隙率极限值为它的孔隙率.     

多孔介质球向渗流的渗透率分形模型

基于分形理论与技术,该文研究了牛顿流体在多孔介质中球向渗流问题,提出了牛顿流体球向渗流渗透率模型,分析了多孔介质的微结构参数对球向渗透率的影响.研究结果表明,球向渗透率随孔隙面积分形维数和孔隙度的增加而增加,随迂曲度分形维数和径向距离r的增加而减小;本模型预期结果与Chang和Yortsos的模型相比较吻合较好,证实了球向渗透率分形模型的正确性.     

粉煤灰水泥浆体的分形结构研究

简要介绍了用Ｘ射线小角散射分析技术测定多孔固体材料中气孔－－固体界面分形维数的理论,并将这一理论用于测定粉煤灰水泥浆体的分形结构,实验结果表明,粉煤灰水泥浆体具有面分形结构特征。此外,对分形维数与抗压强度的关系也进行了探讨。     

裂缝型多孔介质的平面径向渗流特性研究

根据天然多孔介质微结构的分形标度律,建立了含井孔裂缝型多孔介质平面径向渗流的分形模型,推导了裂隙度和径向有效渗透率的解析表达式,讨论了裂隙度的径向分布规律和有效渗透率与分形维数以及径向距离的定量关系．结果表明：有效渗透率随孔隙分形维数的增大而增大,随迂曲度分形维数的增大而减小,还随径向距离的增大而减小．这些结果验证了模型的正确性．     

基于分形特性PIM成形坯导热率的计算

分析了粉末注射成形坯的分形特性,给出了其剖面颗粒面积分形维数的一般计算方法;利用剖面颗粒表面分形维数,计算了粉末注射成形坯剖面颗粒的各向异性局部面积占有率.进而基于多孔介质导热率的分形模型,推导出了粉未颗粒和粘结剂串并联及无量纲时的粉末注射成形坯各向异性有效导热率的计算公式,并以铁粉成形坯为例分析了有效导热率与剖面颗粒分形维数的关系.结果表明粉末注射成形坯的导热率随着分形维数的增加而增大.