将富含天然纳米-亚微米矿物的矿山废弃物用于环保工程

我国矿山废弃物中,至少有60亿吨富含天然纳米矿物。本文介绍了其在"抑氨治霾"、防治沙漠化、防治耕地重金属和农药污染、建设海绵城市、房屋墙体隔热节能等方面的应用。

与天然纳米—亚微米矿物有关的非传统(非常规)矿产资源

我国有许多已经显示出巨大的资源潜力、但传统的矿床学、资源学和矿业技术难以实现其资源价值的与天然纳米-亚微米矿物有关的物质堆积体,包括:①华南巨量堆积的天然纳米非金属矿物;②华南微细浸染型金矿床原生矿石中的微粒金;③西藏热泉泉华蛋白石中的微粒铯;④白云鄂博等超大型矿床的尾矿;⑤华南黑色岩系中的贵金属-重金属。它们大都与沉积、风化、微生物-有机作用、地表水解等低温表生作用过程有关。

纳米-亚微米级复合材料对褐潮土有机无机复合体含量及各粒级复合体中C、N、P含量与分布的影响

通过盆栽试验研究了纳米．亚微米级复合材料对褐潮土各粒级复合体组成及其中C、N、P含量与分配的影响。结果表明，1）施入纳米-亚微米级复合材料后，褐潮土各粒级复合体的含量较对照发生了改变，F1（〈2μm）和B（10-50μm）粒级含量降低，F2（2～10μm）和F4（50～100μm）粒级含量增加。2）纳米-亚微米级复合材料可提高土壤及各粒级中C、N、P的含量，而增加幅度因材料而异；蒙脱土纳米-亚微米级复合物〉高岭土纳米-亚微米级复合物〉塑料纳米-亚微米级复合物。3）F3（10-50μm）粒级中有机碳、全氮、全磷含量较低，但该粒级复合体含量占土壤固相的比重最大，因此该粒径中C、N、P对土壤肥力的贡献较大。4）纳米-亚微米级复合材料使土壤的有机碳、氮、磷在各粒级复合体中分配系数的增加以F2（2～10μm）粒级最高，说明各养分进入F2粒级最多，表明该粒级对土壤养分的转化和平衡起着重要的调节作用。

缓/控释肥料纳米-亚微米级胶结包膜复合材料的制备与表征

目的以天然高岭土和废弃泡沫塑料为原料,制备高岭土和塑料-淀粉的纳米-亚微米级复合材料,用来作缓/控释肥料的胶结剂和包膜剂。方法采用有机物质插层复合、微乳化和高剪切方法制备了高岭土和塑料-淀粉的纳米-亚微米级复合材料,并通过扫描电镜、X-射线衍射、红外光谱和激光粒度分析对复合材料进行了测试和表征。结果(1)有机物质插入了高岭土的层间,天然高岭土被剥离成纳米尺寸的片状结构,有机物质和高岭土层间的水合羟基形成氢键连接;(2)塑料-淀粉纳米-亚微米级复合材料表面存在10～20nm左右大小不一的皱褶或孔径。结论此2种复合材料可用来作缓/控释肥料的胶结剂和包膜剂。

纳米亚微米矿物改性酚醛树脂及应用研究

以一定比例热稳定性好的纳米、亚微米矿物为载体 ,经机械力化学改性处理 ,制备成热塑性复合改性酚醛树脂 ,用作汽车摩擦材料的粘结剂。结果表明 ,由于改性树脂细度的提高 ,不仅改善了树脂在混合料中的分散性和混合均匀性 ,而且可提高树脂热分解温度 ,改善摩擦材料高温抗衰退性、降低磨损率 ,同时可减少树脂用量 ,降低摩擦材料生产成本。

亚微米-纳米晶粒WC-Co硬质合金烧结与组织

将用高能球磨法制取的亚微米 纳米晶粒WC Co粉,采用脉冲电流在不同温度下加热烧结。结果表明,在1200℃真空烧结3min可以获得致密的块状亚微米 纳米晶粒WC Co硬质合金,而WC晶粒无明显长大,其硬度高达HRA94。温度过低则组织疏松,过高则WC晶粒发生再结晶长大。

亚微米-纳米纤维的技术进展及应用现状

纳米纤维具有独特性能,可广泛用于环境修复、过滤与分离、能源生产与贮能、电气和光学传感器、组织工程以及药液控释等领域。静电纺丝法是目前纳米纤维生产最常用的技术之一,但其生产效率较低,大规模生产的制约因素较多。针对此,文章介绍了几种生产亚微米-纳米纤维的新技术,如离心纺丝工艺、熔法纳米纤维工艺及其杂化工艺等。

纳米-亚微米MoS_2涂层的结构和摩擦性能

利用等离子喷涂技术在GCr15钢表面制备了纳米-亚微米MoS2固体润滑涂层.采用MHK-500型摩擦磨损试验机在油润滑条件下测试了MoS2涂层的摩擦学性能.利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察分析了涂层的表面和断面的磨损形貌以及涂层的物相组成.结果表明,纳米-亚微米MoS2涂层的物相主要为六方的MoS2,还有少量的Mo,Mo2S3和MoO3.涂层的晶粒尺寸在100～400 nm.与GCr15钢原始表面相比,纳米-亚微米MoS2涂层的减摩耐磨性有了明显的提高,摩擦系数降低近1倍,在载荷为375 N的条件下,磨损量也降低近1倍.

纳米-亚微米材料对土壤中速效钾重力方向运移的影响机制研究

基于室内一维土柱入渗试验,采用黄壤土表层均匀添加不同含量表层煤纳米-亚微米材料(质量含量分别为0、0.004%、0.020%、0.040%、0.100%),研究了纳米-亚微米级材料对黄壤土的速效钾在重力方向的运移规律。结果表明,纳米-亚微米级材料对黄壤土中速效钾在重力方向的运移有明显影响。在培养时间内,试验组的速效钾含量均保持小幅度平稳变化,无较大波动。纳米-亚微米材料起到了缓释作用。土壤中的钾离子极其容易流失,钾离子迁移主要受水分迁移及土壤胶体吸附作用的影响。添加纳米-亚微米材料的土壤具有较强的保水性和吸附性,使得水分及速效钾大量吸附于此。

纳米气泡改性矿物颗粒的湖泊沉积物-水界面增氧效果实验研究

季节性缺氧导致夏季沉积物内源磷强烈释放,加剧水体富营养化,是我国西南地区深水湖泊(水库)面临的重要挑战.有效增加夏季缺氧期深水沉积物-水界面的含氧量,是减少内源磷释放的关键.现有的深水增氧技术由于缺乏对沉积物-水界面增氧的针对性,因此治理效果有限.近年来,纳米气泡已被证实具有的稳定性好、氧传质速率高和环境风险低等优点,为新型深水增氧技术研发提供了巨大潜力.本文以天然矿物材料白云母、绢云母、硅藻土和沸石为基底,负载纳米气泡,研发纳米气泡改性矿物颗粒技术,开展湖泊沉积物-水界面增氧模拟实验研究,运用平面光电极技术评估其界面增氧效果.结果表明,纳米气泡改性矿物颗粒对沉积物-水界面具有比较明显的增氧效果.其中,改性白云母、绢云母和沸石的界面持续增氧时间可达7天以上,增氧后的界面最大溶解氧(DO)浓度达4.40 mg/L,而改性硅藻土不具有增氧能力.其次,矿物粒度对改性颗粒的增氧效果有一定影响:粒度越细,界面的最大增氧浓度越高,且持续增氧时间越长.纳米气泡改性矿物颗粒技术有望成为夏季缺氧期深水沉积物-水界面精准增氧和内源污染控制的有效技术手段.

纳米亚微米重晶石改性酚醛树脂

以纳米、亚微米重晶石为主的粉体矿物对酚醛树脂进行改性的新技术在武汉研发成功，并在摩擦材料的制造中取得较好的应用效果。纳米、亚微米重晶石改性酚醛树脂的制各方法分为干法、湿法两种。干法将载体矿物在高速行星磨中研磨搅拌，并于一定温度下使酚醛树脂在矿物表面聚合；湿法是将载体矿物制各成一定浓度的浆料，与酚醛树脂一起在高速行星磨中以75-85℃维持反应10～30min即可。

纳米级铁酸盐超铁电池性能研究

报道了用纳米 亚微米级铁酸盐材料作正极活性物质的超铁电池的性能,研究了电极中导电剂和添加剂对Zn BaFeO4、Zn K2FeO4和Zn SrFeO4电池的放电特性的影响。结果表明:Zn BaFeO4电池的性能优越于Zn K2FeO4和Zn SrFeO4电池,Zn BaFeO4电池中电极导电剂的最佳用量为20%,添加剂KMnO4将明显改善Zn BaFeO4电池的放电性能,而3%KMnO4+2%Ba(OH)2作添加剂的电池综合性能最佳。

超细WC-Co硬质合金的烧结

利用超细材料烧结领域的一种新技术——脉冲电流烧结技术,对用高能球磨法制备出的WC—Co亚微米-纳米粉末进行烧结。样品采用JXA-840型扫描电子显微镜(SEM)等仪器进行分析和测试,结果表明:在脉冲电流烧结后获得超细WC-Co硬质合金,与传统的WC-Co硬质合金相比,超细WC-Co硬质合金具有更高的硬度(HRA92.5～94)和耐磨性,另外,通过实验获得了最佳的烧结工艺参数。

SiC纳米粒子对纳米硫化物等离子涂层摩擦学特性的影响

利用等离子喷涂技术在GCr15钢表面制备了含不同比例之SiC的FeS纳米-亚微米结构硫化物固体润滑涂层。在SRV型摩擦磨损试验机上测试了涂层在无润滑不同温度条件下的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜观察分析了涂层的形貌。结果表明，FeS纳米-亚微米硫化物涂层在加入一定比例的SiC纳米颗粒后，可以降低硫化物涂层的摩擦系数，提高涂层的耐磨性。在中低温（3500c以下），当SiC含量达到10％～20％时，涂层摩擦系数降低10％以上，耐磨性提高20％以上。

致密砂岩储层微观结构表征及发展趋势

致密砂岩储层微观结构发育微米级和纳米-亚微米级两大孔喉体系,可以通过图像表征技术、非图像表征技术和数字岩心技术等进行表征。以苏里格气田致密砂岩储层为例,对3类表征技术的原理、研究内容、适用性及研究进展进行讨论,以期进一步推动在致密砂岩气勘探开发生产中应用。

不同钛合金表面形貌对成纤维细胞生物学行为的影响

目的：比较3种不同钛合金表面形貌对成纤维细胞生物学行为的影响。方法：通过机械加工法（M组）、直流电解蚀刻法（DC 组）、交流电解蚀刻法（AC 组）成形3种不同钛合金表面形貌，制备标准大小试件，使用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）观察其表面微观形态，将 L929成纤维细胞共同培养于钛合金表面，吖啶橙染色法检测初期粘附性；MTT 法检测表面细胞的增殖情况。结果：DC 组钛表面可见直径5～20μm 微孔，AC 组微孔分布更均匀，M组表面可见微沟纹，无微孔。细胞在3组钛片表面粘附良好，AC 组优于 DC 组和 M组。DC 组和 AC 组细胞增殖性优于 M组，第3～5天 AC 组细胞增殖性优于 DC组。结论：通过交流电解蚀刻法形成的兼具微米-亚微米-纳米三级结构的钛合金表面具有良好的生物相容性，能够促进成纤维细胞的早期附着及增殖。

我国非传统矿产资源的实例及其所涉及的科学问题

传统矿产资源随着开采年限的增长而日益减少 ,寻求新的、非传统的接替资源 ,是解决人类矿产资源短缺的根本出路 ,是地球科学家长期肩负的战略性、前瞻性历史使命 .我国有许多已经显示出巨大的资源潜力、但传统的矿床学、资源学、矿业技术的理论和方法难以实现其资源价值的地球物质堆积体 ,可视为典型的非传统矿产资源 ,包括 :1)华南巨量堆积的天然纳米非金属矿物 ;2 )华南微细浸染型金矿床原生矿石中的微粒金 ;3)西藏冈底斯中段北麓热泉泉华蛋白石中的微粒铯 ;4 )白云鄂博等超大型矿床开采尾矿和选矿尾矿 (所谓的“人工堆积矿床”) ;5 )部分原油和油田水中富集的金和其它金属元素 ;6 )我国南方黑色岩系中特殊赋存状态的贵金属 重金属元素 ;7)我国西部陆相盆地中的可地浸砂岩型铀矿 ;8)我国南海和东海海域的天然气水合物 ;9)我国西南的分散元素矿床 .由于非传统矿产资源是受目前理论、技术、经济以及环境等因素的限制尚未被认识或未能开发利用的矿产资源或潜在矿产资源 ,其所涉及的科学问题往往都具有显著的创新性和前沿性 .对我国上述重要的非传统矿产资源而言 ,其所涉及的关键科学问题包括 ,天然纳 -微米矿物及其特殊性能的成因机制 ,有机质与金属元素的耦合作用及其对金属富集的宏观与微观控制 。