功能微纳结构在石油领域潜在应用

以微纳马达与超材料为典型代表,介绍功能微纳结构的研究现状,对微纳结构设计与制造技术在石油领域的应用前景进行展望。功能微纳结构是为实现特定目标所制备的具有特殊功能的微纳结构与器件,新型功能微纳结构可分为以微纳马达为代表的运动型微纳结构,以及以超材料为代表的固定型微纳结构,3D打印技术是微纳结构的新兴制造方法。结合油气田勘探开发需求及智能微纳结构研究现状,认为潜在的应用方向有3个:(1)以超材料、智能涂层为代表的智能微纳结构可应用于采油工程技术与装备领域,提高石油装备的稳定性与可靠性;(2)以微纳马达、智能微球材料为代表的智能微纳机器人可应用于提高采收率新材料开发领域,有效提高稠油、页岩油等资源的开发效率;(3)以3D打印技术为代表的智能结构制造技术可应用于储集层流体微流动研究领域,对指导矿井驱油剂选择及提高开采效率具有巨大作用。

一种长行程小型化对接机构设计与分析

针对故障航天器和太空垃圾的在线对接与操作问题,基于非合作目标对接技术的要求和特点,提出了一种以卫星远地点发动机喷管为对接接口的长行程小型化的对接机构方案。设计了对接机构的具体结构并建立其三维模型,并根据此模型,对对接机构的包络范围进行了求解分析;使用ADAMS软件对机构进行了动力学仿真,研究了对接过程中目标喷管的运动学特性,分析了末端机构与目标的碰撞接触情况及机械臂中各关节受力情况。计算与仿真结果表明:所提对接机构能够对目标进行有效、可靠的对接。

基于面投影微立体光刻技术的三维模拟储层岩心模型制造

首先搭建具有高精度面投影微立体光刻设备,通过理论分析和实验相结合的方法获得最优打印工艺参数,然后提出一种可用于模拟地层岩心的微球堆叠岩心模型,并通过分析岩心模型成型机理,选取具有更高成型精度的堆积方式对岩心模型进行设计.该模拟岩心制造方法具有对特殊岩心结构制造的高适应性,为实验室显微镜下研究多种EOR技术微观驱替机理提供了新思路.

面向空间站复杂环境的尖端生长型气动软体机器人设计

空间站内部具有空间狭小、仪器精密的环境特点,检修中广泛采用的刚体机器人或机械臂,存在环境顺从性差、刚性冲击大等局限性。提出一种气压驱动的仿“藤蔓”生长型软体机器人,其生长通过内部气压驱动的薄膜尖端外翻实现,并利用线驱动转弯关节实现机器人的尖端转向,这种新型的运动方式不仅使机器人具备了更加优越的运动性能,也实现了其主动控制下可调的连续转向。建立了转弯运动学模型,以90%以上的精度预测了机器人的转弯角度,进一步改善了软体机器人的控制精度;通过有限元手段进行了机器人的转弯性能分析,完成了原理样机的制作并开展多障碍运动实验。实验中机器人实现了目标的趋向和障碍的躲避,在空间站的无伤探测和维修等任务中具有极高的应用潜力。

多物理场驱动微纳马达的运动机理及应用

多物理场驱动微纳马达是一种介于纳米和微米尺度的致动器,它能够将化学能、磁能、电能、光能、热能以及超声能转换为机械能,从而实现其在靶向药物运输、粒子离散、生物传感、仿生制造以及环境修复等领域的应用.本文评述了近年来我国微纳马达运动控制领域重要的研究进展和代表性成果,以及微纳马达在各领域的应用研究,阐述了微纳马达当前存在的关键性问题,并探讨了微纳马达未来的应用前景及发展方向和趋势,为深入开展微纳马达的科学研究和工程化应用提供一定的借鉴和参考.

微纳马达在生物医疗领域中的应用

作为微纳尺度的动力装置,微纳马达具有体积小、质量轻和驱动力大等优点,在传感检测、微纳加工和环境治理等方面表现出突出的优势,特别是在生物医疗领域具有巨大应用前景。本文阐述了生物医用微纳马达的制备及驱动控制方法,总结了微纳马达在药物靶向运输、细胞识别捕捉、纳米手术、吸附毒素及溶解血栓等生物医疗领域中的应用,并讨论了其在生物医疗领域面临的挑战和未来的发展方向。