低温输送管道稠油的黏附机理

为从微观角度揭示高含水稠油低温输送黏附机理,以分子动力学模拟为主要方法,从稠油/水/管壁体系的界面特性、扩散性能、组分与特征结构分布以及胶质沥青质协同作用等角度出发,研究了该体系的黏附作用机理。结果表明,体系的界面特性显著影响稠油黏附作用,且与沥青质含量之间存在正相关关系,同时体系中的范德华引力相互作用是影响稠油黏附的主要作用之一。结果发现沥青质和胶质分子主要分布在油水界面和油/管壁界面附近,而正庚烷和甲苯分子分布在油滴的疏水内部,这是由于胶质沥青质分子存在强极性所导致的。沥青质分子中含有O原子的官能团优先分布在油水界面,通过与水分子结成氢键防止水分子向管壁运动并与烃类混合物分子产生竞争黏附;含有N原子和S原子的官能团在油滴和管壁之间的黏附作用中出现优先接触黏附的现象,对稠油黏附层起到“衔接与桥梁”的作用;C_(5)长侧链会抑制胶质和沥青质分子向油水和油/壁界面的运移,削弱稠油的黏附强度。在胶质沥青质协同作用中,沥青质含量超过8wt%时,胶质分子的增溶效应被抑制,体系中逐渐形成沥青质多聚体,促进稠油黏附现象的发生,危害集输管道安全平稳运行。可见高含水稠油低温输送黏附机理是由低温下的范德华引力为主导,胶质沥青质等极性大分子的杂原子官能团优先与管壁接触黏附现象为桥梁,沥青质聚集效应和胶质增溶效应为协同作用的复杂相互作用机理。

基于分子动力学的硫酸钙晶须改性沥青拉伸黏附机理研究

基于分子动力学模拟方法,建立了硫酸钙晶须(calcium sulfate whisker,CSW)改性沥青模型,研究了温度、拉伸力对表面改性前后硫酸钙晶须与沥青界面拉伸应力-位移曲线的影响。探讨了硫酸钙晶须-沥青界面的拉伸破坏形式和黏附机理,提出了一种可用于宏观分析的内聚力模型。分析结果表明:表面改性硫酸钙晶须(modified calcium sulfate whisker,MCSW)-沥青体系的应力峰值大于CSW-沥青体系;温度越高,晶须与沥青的应力峰值越低;拉伸力较大时,晶须与沥青破坏模式以黏附破坏为主;拉伸力较小时,晶须与沥青体系主要表现为黏聚破坏,改性沥青的拉伸应力在达到界面拉伸应力峰值前保持良好的力学性能,且变形可逆;当拉伸应力达到应力峰值后,界面体系的损伤不可逆;说明沥青与MCSW的界面强度更高,即改性沥青的界面力学性能更加优异。

基于分子动力学两集料间沥青的拉伸黏附机理

基于分子动力学(MD)模拟,建立了两集料间沥青的模型,研究了拉伸速率、温度对沥青-集料界面拉伸应力-位移曲线的影响,从原子尺度分析了沥青-集料界面的拉伸破坏形式和黏附机理,同时通过拟合拉伸应力-位移曲线,提出了适用于宏观数值分析的内聚力模型.结果表明:当拉伸应力超过应力峰值后,沥青-集料的破坏由以黏附破坏为主转变为以黏聚破坏为主;拉伸速率越大,应力峰值越大;温度越高,应力峰值越小;沥青在拉伸应力达到应力峰值之前保持弹性状态,此时变形可逆,当拉伸应力超过应力峰值后,受到的损伤不可逆.

湿煤黏附机理及其样品制备关键技术

湿煤受水分影响,而导致颗粒间的黏附力远大于颗粒的自重力,相互间极易黏连聚团,在制样过程中既难以筛分与破碎,也难以掺和与缩分,且容易黏附及堵塞设备,进而影响制样效果,所以对湿煤黏附机理进行研究,将对提高制样效率和效果具有积极意义。笔者通过深入分析湿煤黏附的原因,阐释了水分对黏附力产生的作用和湿煤黏附的特性。针对湿煤制样,分别从筛分、破碎、掺和与缩分、干燥等方面进行探索,解读了影响湿煤制样的关键问题,即需重点解决团聚物如何有效分散的问题方可减少制样误差以及获得有代表性的样品,同时结合生产实践探讨了如何减轻湿煤对制样设备的黏附,进而减轻制样困难。

口腔黏膜黏附制剂的研究概况

口腔黏膜黏附制剂是一种新的药物释放系统,系利用生物黏附材料与口腔黏膜间的生物黏附力,延长制剂在口腔中的滞留时间,控制药物的释放速度和释药量,使制剂产生最佳疗效。该文作者就口腔黏膜黏附制剂的特点、生物黏附材料的选择及近年来的口腔黏膜黏附制剂的研究概况作一综述,并展望了其发展前景。

气体钻井岩屑遇水黏附现象与对策研究

气体钻井钻遇地层水时,泥页岩岩屑形成黏附岩屑床,导致注气压力升高、钻柱转矩增大,甚至卡钻。通过实验模拟水平段岩屑起动和气体携水过程,研究了岩屑黏附机理、影响因素和控制方法。结果表明:大量岩屑在下井壁缓慢移动,水呈液膜状贴井壁流动并伴随悬浮液滴,部分粒径岩屑受毛细管力黏附导致无法起动;小出水量时,可提高钻速减小液固比,使岩屑床处于固态,不易黏附;大出水量时,可控制钻速使环空液固比升高,则岩屑与水的混合物处于流动状态,以避免黏附。该研究成果为遇水情况下气体钻井的顺利进行奠定了技术基础。

锂离子电池粘结剂研究进展

锂离子电池(LIBs)已经成为便携式电子产品和电动汽车最常用的储能设备,具有能量密度高、循环稳定性好、可快速充放电等优势。随着技术的发展,对LIBs提出了更高能量密度的要求,除了继续开发高能量密度的新材料以外,对现有材料的高性能设计也是行之有效的办法。粘结剂能够与导电碳纳米颗粒形成碳-粘结剂域(carbon-binder domain,CBD),直接影响电极中离子和电子的传输效率,以及与电解质接触的活性物质表面形成的钝化层(如SEI、CEI膜)的质量,所以粘结剂的选择和优化对LIBs的发展具有重要的研究价值。重点介绍了粘结剂在电极中的黏附机理,对目前LIBs电极中常用的油系和水系粘结剂进行了介绍,并对LIBs电极粘结剂的发展进行了总结与展望。

碳纳米管黏附材料研究进展

干性黏附材料具有将两个界面通过表面相互作用力连接在一起的功能,是社会生活和生产中不可或缺的物质.干性黏附材料主要分为高分子黏附材料、水凝胶黏附材料以及碳纳米管黏附材料等几类.其中,碳纳米管具有超高的长径比,并且具备优越的力学、热学和电学性能,已被证明是先进黏附材料的理想组成单元.经过长期努力,研究者已制备出具备高黏附强度的碳纳米管黏附材料,并展示了碳纳米管黏附在生物医学、电子器件等领域的应用潜力.明晰碳纳米管黏附机制、整理宏观集合体黏附性能研究进展与挑战,对于合理设计和制造碳纳米管黏附材料以及实现碳纳米管黏附实际应用具有至关重要的意义.本文首先历数碳纳米管黏附的发展历程,从微观结构探测及模拟计算出发,深入挖掘碳纳米管黏附机制.其次,归纳了碳纳米管宏观集合体的黏附性能研究手段,并列举了提升碳纳米管黏附性能的策略和方法.最后,详细对比了碳纳米管黏附材料、高分子黏附材料以及水凝胶黏附材料在制备方法、结构特征以及黏附性能等方面的差异,并对碳纳米管黏附的下一步研究方向进行了展望.

微纳孔隙油-水-岩石微观界面相互作用研究进展

低渗、特低渗储层孔隙小,与岩石壁面直接接触且受壁面束缚的原油占比远高于常规储层,导致大量油膜黏附在岩石壁面难以被剥离,严重制约了低渗及特低渗油藏高效开发.传统的黏附功理论存在局限性,微纳米级孔喉中大量原油受岩石壁面强作用力束缚,油膜-岩石间黏附力成为制约油膜剥离效果的主要因素.介绍了纳米力学技术解析油-水-岩石间微观相互作用方法,如原子力显微镜、分子动力学模拟等,并聚焦油-固界面,归纳了二者间强相互作用,油膜与岩石之间除了存在经典Derjaguin-Landau-Verwey Overbeek(DLVO)理论中的范德华力和双电层相互作用外,还存在非DLVO相互作用(疏水作用和离子桥连作用等).总结油膜岩壁黏附机理的研究进展,探讨高效剥离油膜、提高低渗油藏采收率所面临的挑战,并对精确解析油-水-岩石间微观相互作用研究前景进行展望.

两亲性壳聚糖制备优化及其气浮除藻研究

对壳聚糖(CTS)进行了两亲改性,通过响应曲面实验对比各因素对取代度影响的显著程度且优选出最佳的制备条件,并采用3种两亲性CTS进行了表面改性气浮(PosiDAF)除藻实验,对比了不同条件下的除藻效果且探究除藻机理.结果表明,两亲性CTS水溶性增强,但热稳定性降低;对响应值影响的显著程度为:碳链长度>反应时间>反应温度>原料投加比;以丁基N-2羟丙基三甲基壳聚糖氯化铵(C4-HTCC)为改性剂,投加量为1.0mg/L时改性气浮除藻效果最佳,可达93.47%,源于其改性的微气泡具有较强的静电吸引作用.

月尘被动防护技术的最新研究进展

月球的特殊环境使月尘具有导电等特殊的性质,极易黏附在探测仪器上造成设备的失效,给探月工程带来极大的危害,因此国内外众多研究组针对月尘危害展开深入研究.本文从黏附机理、防护方法和实验测试几方面对月尘的被动防护技术进行综述和展望.首先,阐述了月尘对探测设备造成的不利影响及影响因素,进而具体论述月尘黏附的机理,详细介绍造成黏附的两种主要作用力的理论基础.然后,针对不同作用机理系统阐述了降低月尘颗粒黏附力的主要方法,对月尘被动防护技术的最新进展进行了总结.最后,结合防护方式的不同,总结了测试月尘黏附力的方法,从而为有效实现探测设备表面月尘防护奠定基础.

准东褐煤燃烧形成的颗粒在圆管上的沉积数值模拟

准东煤中的碱性化合物在燃烧时会形成熔点低的灰烬,在锅炉的运行中容易引起传热表面的结垢,烟气通道的堵塞,传热速率的降低以及过热器管的腐蚀等问题。文中提出了一个模型用以描述和预测高碱金属成分烟气飞灰沉积的形成。在目前的工作中,建立的数学模型包括了从燃料床中释放出飞灰颗粒和碱蒸气向换热表面运输过程以及飞灰颗粒和碱蒸气的沉积行为。结果表明,烟气速度主要通过影响飞灰颗粒的碰撞效率对沉积产生影响,而在高烟气速度条件下,炉温通过改变积灰表面的熔融组分来影响飞灰颗粒的黏附效率。惯性碰撞和热泳引起的颗粒沉积决定了高炉温下灰分的形成,碱蒸气直接冷凝引起的沉积量主要存在于前期。

爬壁机器人研究现状及发展趋势

爬壁机器人是指能够依附在物体的表面进行多自由度移动并完成作业的机电系统,特别适用于执行特殊任务,因而具有良好的应用前景和广泛的市场需求。根据黏附机理的不同,爬壁机器人可分为负压吸附、静电黏附、仿壁虎干黏附、仿生湿黏附等类型。从黏附机理、应用范围以及黏附特点三个方面概述了爬壁机器人领域的国内外研究现状,为统一分析比较不同种类爬壁机器人的负载性能,提出基于比黏附能密度的机器人整体黏附性能分析方法,并为解决其大负载和小体积之间的矛盾提出新的材料和结构设计思路,分析微型爬壁机器人在航空发动机故障检测领域的应用前景,总结出其在材料智能化、驱动新型化、体积小型化和黏附机理协同化等方向的发展趋势。