大理石历史建筑遗产的细菌修复加固

为避免历史建筑遗产保护过程中的不可逆损伤,通过细菌诱导碳酸钙在大理石试样表面矿化沉积形成薄层以达到保护目的.采用X射线衍射仪、扫描电镜、压汞注入仪及超声波研究了矿化晶体晶相、矿化层生长、沉积晶体对试样孔隙的影响以及对矿化层的粘结与保护效果.结果表明:矿化晶体为方解石和球文石;细菌在晶体矿化沉积过程中充当成核位点,且晶体均匀生长在试样的表面;沉积致使试样孔隙率减小22.2%,但对孔径分布无显著影响;矿化层与基层可形成有效粘结.细菌诱导矿化修复保护可作为石质历史建筑遗产保护的一种有效方法.     

纳米细菌—能矿化的超微粒子

纳米细菌是一种超微粒子,已发现其与肾结石、心脏病、癌症等许多疾病有关。纳米细菌具有独特的生物矿化作用。该过程中,他们能形成纳米级的磷灰石晶体外壳来保护自己。纳米细菌的生物矿化作用与致病性间的关系已经引起人们的广泛关注。     

微生物非脲解作用诱导碳酸钙沉积研究

利用嗜碱型芽孢杆菌的非脲解矿化作用,在含2种不同有机钙源的矿化培养基中实现了微生物诱导碳酸钙沉积。讨论了沉积过程中细菌生长特性及碳酸钙沉积动力学,并综合运用X射线衍射、热分析和扫描电子显微镜对沉积产物进行了研究,结果表明,降低初始钙离子浓度有利于提高有机钙源的转化率,而改变钙源种类对碳酸钙沉积动力学及碳酸钙晶型、形貌均有较大影响。含乳酸钙和谷氨酸钙的矿化培养基中分别沉积得到了结晶不良的方解石和稳定性较差的球霰石,且后者的沉积产率更高。证实了嗜碱菌的非脲解诱导碳酸钙沉积途径具备应用于混凝土防护和修复的潜质。     

垢晶体在黏土颗粒表面沉积过程及影响因素

以与微生物颗粒大小及表面性质接近的黏土颗粒为研究对象,采用光学显微镜、激光粒度仪和Zeta电位测定仪对其表面沉积垢的形貌变化、粒径变化和Zeta电位变化进行研究,探索垢晶体在颗粒表面的沉积规律,分析垢晶体在黏土表面的沉积过程及影响因素。结果表明:垢晶体在黏土颗粒表面沉积过程由垢晶体形成诱导期、垢晶核形成期和垢晶体长大期3个阶段组成。随着垢晶体沉积量的增大、温度的升高、搅拌速度的加速,垢沉积诱导期均呈下降趋势,垢晶核形成速率常数随之增大。另外,Ca~(2+),SO_4~(2-)浓度增加有利于垢晶体在黏土颗粒表面沉积,而Mg~(2+),CO_3~(2-),HCO_3~-加入不利于垢晶体在黏土颗粒表面沉积。     

Shewanella algae对纯锌腐蚀性能的影响

【目的】在室内模拟条件下研究海藻希瓦氏菌(Shewanella algae)对纯锌牺牲阳极腐蚀的影响。【方法】利用微生物分析、交流阻抗测试技术、扫描电镜及荧光显微等方法,测试Shewanella algae的生长曲线、开路电位、电化学阻抗、表面形貌等。【结果】在含细菌体系中,细菌通过代谢活动消耗掉溶解氧,在试样表面形成一层生物膜。该生物膜阻挡了腐蚀介质与试样表面的接触,从而使试样的腐蚀受到抑制。荧光显微镜观察结果表明,浸泡7d,试样表面形成完整的生物膜,但随着营养物质及氧气的消耗,生物膜逐渐脱落。【结论】该细菌可以使纯锌试样的腐蚀电位升高,并且显著抑制试样的腐蚀。该细菌生物膜的形成需要一定的时间及充足的营养物质和氧气。     

生物矿化技术固化风积沙试验与应用

为了改善沙漠地区的生态环境，采用生物矿化技术进行风积沙固化.首先，从土壤中分离并培养类芽孢杆菌，提取脲酶溶液.然后，通过风蚀测试试验、表面强度测试试验和植物适生性测试试验，研究生物矿化的室内固沙效果.最后，在乌玛高速公路中卫段进行了面积为5×10⁴ m²现场试验，验证生物矿化固沙技术的现场应用效果.结果表明，生物矿化可以有效胶结风积沙并在试样表面形成强度大于400 kPa的硬化层，可抵御11级风的风蚀作用，且不影响植物种子的萌发.虽然降雨对生物矿化固沙效果存在影响，但是固化7 d时硬化层强度超过500 kPa, 2 a内固化区高程无明显变化，表现出较好的抗风蚀性.固化区植物成活率超过50%,说明固化区具有良好的生态恢复功能.     

木材趋磁性仿生矿化形成及微波吸收性能

 依据仿生矿化原理,以天冬氨酸为生物分子诱导剂,通过低温溶剂热法在木材表面沉积MnFe₂O₄晶体的方式制备趋磁性木材样品,并采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、振动磁强计（VSM）和矢量网格（VNA）等方法对试样进行了表征分析。结果显示,在低温碱性的溶剂热矿化条件下,磁性MnFe₂O₄晶体在天冬氨酸的诱导作用下可负载于木材表面形成趋磁性木材;趋磁性木材试样的反射损耗（RL）曲线最小值（-12 dB）出现在频率15.52 GHz时,并且在频率14~17 GHz范围内,试样的RL值小于-9 dB,表明趋磁性木材具有良好的微波吸收性能,是一种优良的防电磁污染的吸波复合材料。     

细菌纤维素组织工程支架的仿生矿化研究

骨骼创伤已经成为当今影响人类健康的一大病症。因此,骨修复材料就成为研究的一大热点。骨组织工程支架作为重要的骨修复材料,可以诱导成骨细胞生长并为新骨生长提供条件。传统的骨组织工程支架包括合成高分子(如聚乳酸、聚乙醇酸等)和天然高分子(如胶原、壳聚糖等)。与传统支架材料相比,细菌纤维素(BC)具有良好的生物相容性、精细的纳米空间三维网络结构,有作为组织工程支架的潜能。通过仿生矿化处理,BC纳米纤维表面可以生长出羟基磷灰石(HA)的晶体颗粒,且HA颗粒均匀覆盖在纳米纤维表面。通过热分析得出,仿生矿化处理会使BC的热稳定性得到一定的提升。     

釉原蛋白诱导氟基硅酸钙仿生矿化牙齿性能研究

牙组织修复与再生一直是医学亟待解决的问题.采用氟基硅酸钙生物陶瓷材料对牙齿进行仿生矿化修复,在模拟仿生矿化液中,对酸蚀的牙齿进行处理,在釉原蛋白诱导下进行矿化,构建仿生牙组织结构.矿化层的性能表征结果显示,釉原蛋白诱导氟基硅酸钙能在牙釉质表面形成仿生矿化层,且较单一的氟基硅酸钙诱导形成磷灰石矿化层更加致密,力学性能更加优异,且晶粒有序排列,沿着一定方向定向生长,形成类似于骨及牙齿的纳米磷灰石晶粒结构,具有较好的生物相容性.     

基于微生物诱导碳酸钙沉积的防风固沙试验研究

为将微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术用于风沙土的表面固化,需要对这一过程的影响因素和规律进行探究.利用标准砂模拟风沙土进行相关试验,试验变量包括处理液浓度、细菌浓度、处理液体积和处理温度,从风洞试验、表面强度试验、碳酸钙含量测定三个方面对处理后的试样进行对比评估.结果表明,试样表面由于生成了碳酸钙沉淀而形成了一层硬壳层,赋予试样一定的抗风侵蚀能力.当处理液体积为4 L/m~2,温度为20℃,处理液浓度为0.1 M,细菌浓度OD_(600)=0.6时,MICP加固的试样开始具备良好的抗风侵蚀能力.     

超声波强化均匀沉淀法制备纳米TiO2

为了改善纳米TiO2的分散性能和细化其颗粒尺寸,采用超声波强化均匀沉淀法制备纳米TiO2.首先以工业级硫酸氧钛为原料,用均匀沉淀法制备纳米TiO2,通过对比试验来反映超声波对于制备纳米TiO2的影响.然后采用BET比表面积与孔隙度分析、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射分析研究了超声波的强化作用.试验结果表明:超声波的强化作用具有明显的细化颗粒尺寸的作用;能增加纳米TiO2的比表面积、孔容积与孔径;能改善分散度,使颗粒粒径分布范围变窄.通过均匀沉淀过程能直接获得纯锐钛型纳米TiO2,而无需经过特定温度的煅烧定型,超声波作用对产物晶型无影响.     

二连盆地巴彦乌拉铀矿床目的层粘土矿物特征及其意义

二连盆地巴彦乌拉铀矿床是我国典型的古河谷砂岩型铀矿床,铀主要经潜水-层间氧化作用富集成矿。为了研究其粘土矿物组成、含量、形态特征及其产状,对区内目的层粘土矿物进行了X射线衍射、扫描电镜及能谱分析。分析结果表明,二连盆地巴彦乌拉铀矿床目的层粘土矿物成分基本一致,主要为蒙脱石、高岭石、伊利石,个别样品中见少量绿泥石。蒙脱石集合体呈花朵状、片状,高岭石集合体呈书页状、扇状,伊利石集合体呈片状,绿泥石集合体呈玫瑰花朵状。粘土矿物以分散质点式不完全充填于孔隙中和薄膜式贴附于颗粒表面。根据分析结果,文章总结了该矿床氧化带分带粘土矿物特征,并探讨了粘土矿物对砂岩的孔隙度和渗透率的影响及其与铀成矿的关系。     

一种水溶性树脂对水泥石抗CO2腐蚀性能的影响

针对苏里格区块油气田在固井过程中面临CO_2酸性气体腐蚀的难题,在分析CO_2对水泥石的腐蚀机理基础之上,设计并合成出一种水溶性树脂(WSR),将其作为一种新型防腐蚀剂以期达到提高固井水泥石抗腐蚀性能的目的。表征结果表明WSR具有酸性环境响应特性,即可在酸性环境下可形成一种连续立体网络结构;腐蚀性能评价结果表明:WSR对水泥浆基本性能无不利影响;相对于活性硅质材料,WSR可以使水泥石的腐蚀深度、力学性能衰退和微观结构破坏程度明显减小;经CO_2腐蚀35 d后,WSR水泥石腐蚀深度增加14. 60%,抗压强度衰退6. 65%,渗透率降低9. 63%,总孔隙率降低16. 31%; SEM表征WSR在遇酸水泥石表面形成一层明显的连续分布膜状物质,此膜状物质效避免了酸性介质对氢氧化钙(CH)和硅酸钙凝胶(C—S—H)的腐蚀破坏,保持了水泥石微观结构的完整性,近而提高固井水泥石的抗CO_2腐蚀性能;此外,膜状物质"屏蔽层"还可抑制酸性腐蚀介质与水泥石的脱钙反应及减缓对水泥石的淋滤冲刷作用。     

利用原子力显微镜表征页岩孔隙结构特征

页岩储层孔隙结构复杂,非均质性强,矿物组分多样,这些储层特性加大了页岩油的开采难度。为了更好地表征页岩孔隙结构,利用原子力显微镜(atomic force microscope, AFM)技术,结合Gwyddion软件对大港、吉木萨尔和松辽盆地页岩的孔隙结构以及表面粗糙度进行了表征。结合快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)分析页岩的非均质性,采用分水岭法识别孔隙分布特征,分析不同地区页岩储层的孔隙结构差异。原子力显微镜可以对页岩的表面形貌进行表征,通过平均粗糙度、均方粗糙度、表面偏度和峰度系数等参数对表面粗糙度进行评价,可以准确表征页岩纳米级的孔隙结构,包括孔隙数量、孔隙大小、孔隙面积、孔隙体积和孔隙度等。结果表明：大港和吉木萨尔页岩的表面高度较高,松辽盆地页岩表面高度较低,大港页岩非均质性较强,孔隙主要以微孔为主,吉木萨尔页岩和松辽盆地页岩非均质性较弱,中孔和宏孔数量较多,孔隙发育较好。     

比表面积及孔径对花岗岩力学性质影响

为研究花岗岩内部结构对其物理力学性质的影响,利用氮吸附原理的比表面积及孔径分析仪测得两种花岗岩的比表面积和孔径分布情况,对比分析了两种花岗岩的密度、孔隙率等物理性质及单轴压缩强度,发现由比表面积和孔径表征的岩石孔隙结构更能合理的解释其宏观力学行为。试验结果表明:比表面积较大的岩样强度较低。比表面积较大的岩样加剧了岩样在加载过程中微裂隙的发育,使试样的力学性能降低;孔体积较大的岩样的强度较低。岩样内部孔隙的存在加剧了内部微裂隙的发育。随着轴向压力的不断加载,这些孔隙被压缩,有的成为了微裂隙发育的通道、有的成为新裂隙产生的起源。这些微裂隙不断延伸、扩张、贯通最终使得试样在压力的作用下破坏;利用排水法测得的孔隙率不能完整的反映岩样内部孔隙的发育状态,而通过氮吸附静态容量法测得的孔体积能够较为完整的反映岩样中孔隙的发育状态。比表面积及孔径分析测试更为准确地得到岩石内部的孔隙结构,测试结果对花岗岩的宏观力学行为做出了合理解释。     

孔径可调介孔La-Co-Ce-O系复合氧化物的制备

采用有机模板剂去除法制备介孔La-Co-Ce-O系复合氧化物,研究溶液体系的pH值及模板剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)浓度对晶态和孔径结构影响;对制备的样品采用XRD测试和N2吸脱附方法表征其晶态结构和孔径结构。研究结果表明:该介孔氧化物具有较高的比表面积(高达160m2/g)和均匀的孔径;当pH值和CTAB浓度变化时,实现介孔La-Co-Ce-O系复合氧化物的孔径在3.0～21.0nm之间可调;制备条件的变化对介孔氧化物样品的晶态结构稍有影响。     

Pore structure prediction of coal-based microfiltration carbon membranes

This paper presents a method that is capable of predicting pore structure of coal-based microfiltration carbon membranes. The tubular carbon membranes are prepared from coal samples with different particle size and distribution by using the extrusion method. According to the relationship between properties of coal samples (particle size and distribution) and pore structure parameters of coal-based carbon membranes, the experiential equations of average pore size and porosity are concluded, and the change la...     

烧结金属多孔材料的渗透和导热性能测试及孔隙特征分析

摘要：
为研究烧结金属多孔材料的各项性能参数,测试了多孔材料的孔隙率;在自然断裂表面扫描电镜（SEM）图像基础上进行图像处理与分析,得到面 孔隙率以及平均孔径与孔径分布特征;设计了以达西定律为依据的实验系统对渗透系数和透气度进行测试,分析了原始粉末粒度、孔隙率、厚度 、低温工况、平均孔径以及孔径分布等因素对渗透性能的影响;使用hot disk热导测试装置测量了有效热导率,并与经验公式的预测结果进行比 较.结果表明,体积平均孔径与孔径分布特征能有效反映透气度的变化规律;厚度对烧结金属多孔材料的孔隙率和渗透系数有着重要影响,厚度越 小,原始粉末颗粒的直径越大,壁面效应越明显;低温工况不会改变烧结金属多孔材料的渗透性能. 关键词：
金属多孔材料; 烧结; 渗透系数; 孔隙率; 热导率 中图分类号： TK 172
文献标志码： A     

页岩气储层孔隙系统的多尺度联合表征及评价——以焦石坝龙马溪组为例

页岩气储层孔隙系统的研究是页岩气表征与评价的核心工作之一。鉴于页岩矿物成分复杂、孔隙组分多样,多种测试手段的联合分析已成为页岩孔隙系统研究中的一个发展趋势。综合氩离子抛光-扫描电镜、低温液氮吸附、CO2吸附、特高压压汞等对川东南志留系龙马溪组页岩的微观孔隙结构、孔径分布及连通性等进行了配套实验研究。研究结果表明:1页岩储层孔隙以100 nm以下的中孔和微孔占主导,其中孔径为10 nm左右的孔隙所占体积最大;2有机质发育及含量决定了页岩气储层孔隙发育情况及孔径大小分布,表现为随着TOC含量的增大,孔径大的孔隙部分逐渐增多,有效孔隙度逐渐增大;3多种实验手段联合测试才能获得页岩的多尺度孔隙全貌特征,而液氮-高压汞联合测试能反映其孔隙系统的基本特征。总体上,优质页岩气储层具有更大的微孔孔容、比表面积、孔径大小及有效孔隙体积,研究成果和结论对页岩气储层孔隙系统的综合表征和评价具有重要借鉴意义。     

基于HYMOSTRUC3D的固井水泥石孔隙结构演变及力学强度发展规律

固井水泥石微结构发育规律是固井工艺设计和固井质量评价的重要参考依据.以HYMOSTRUC3D软件为基础,建立了水泥水化模型,获取了CH[CH表示Ca(OH)2晶体]含量和抗压强度,并对实验结果进行了对比,模拟结果与实验结果的偏差基本都在10％以内.然后,基于水泥水化模型获取了不同水灰比(W/C,W/C=0.4、0.44、0.5、0.6、0.8、1.0、2.0)和水化龄期对固井水泥浆水化过程中C3S(3CaO·SiO2),C2S(2CaO·SiO2),C3A(3CaO·Al2O2),C4AF(4CaO·Al2O3·Fe2O3),C-S-H(Ca5Si6O16(OH)·4H2O)CH、孔隙率、孔径分布、抗压强度和三维结构等的影响.同时,采用Ryshkewitch方程、Schiller方程和二次线性方程重点讨论了抗压强度与孔隙率的关系.结果表明:在水泥水化过程中,随水化反应的进行,水泥石孔隙率逐渐减小,抗压强度增大;随水灰比增大,粗孔含量增加,细孔占比减小,孔隙率增大,孔径分布变宽,抗压强度减小.采用Ryshkewitch方程、Schiller方程和二次线性方程拟合抗压强度与总孔隙率和毛细孔隙率的相关系数都达到0.92以上,分别为0.96、0.92、0.95和0.98、0.97、0.98;毛细孔隙率是固井水泥石强度发展的主要影响因素.