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纳米流体技术的特点范文1
【关键词】机械密封；新技术；应用
对化工产品而言，绝大部分都具有易燃、易爆、有毒等危险性，倘若这些化工产品不慎泄露，不仅会带来巨大的经济损失以及严重的环境污染，更严重的是会威胁人的生命安全。正由于化工行业存在上述特性，所以化工机械设备须具有较强的密封性与耐腐蚀性，以确保机械设备拥有较长的使用寿命[1]。与此同时，为了符合机械密封技术应用过程中复杂的作业环境及严格的现场要求，多组合、多结构、多材料的机械密封部件得到了广泛的推广与应用，各种新概念、新标准以及新工艺也相继地被研发出来，并且在石化行业中展现出较好的应用前景。
机械密封装置通常用来对机体和旋转轴进行密封，除此之外，机械密封还对确保离心机、搅拌机、反应釜、泵、过滤机、压缩机、齿轮箱、旋转接头、阀门等主要装置设备的正常作业起到关键性的保护作用。目前，随着产品生产水平的不断提高以及环保、节能问题受到越来越广泛的关注，机械的密封标准也更为严格。因此，研究机械密封新技术、新材料的开发与应用是当前石化行业发展的首要任务。
一、机械密封的新材料
自70年代陶瓷材料的推广使用以来，机械密封材料的选择范围也得到了很大的拓展。以往进行配对的两种机械密封材料中，一种是基质材料以碳石墨为主的软质材料；另一种是基质材料以陶瓷或硬合金为主的硬质材料。其中，设备辅助密封圈多采用聚四氟乙烯、合成橡胶等材料制作[2]。现如今，众多新型材料涌进了石化行业机械密封应用中，比如自型硬合金、高性能陶瓷以及高性能密封材料等等。除此之外，通过在原有的密封材料里添加强自性、低熔点的纳米材料制作而成的新型密封材料—纳米复合材料，已经在石化行业中广泛推广。
然而，通过将碳化硅SiC、氮化硅Si3N4、氧化锆ZrO2等多种物质烧结所生成的新型密封材料在近期亦得到了较为普遍应用。该密封新材料的特点是韧性较好、耐热耐冲击性较好、硬度较高等。由于SiC对各类腐蚀性物质表现出较强耐腐蚀性，因此，SiC材料是目前最为常用的陶瓷材料之一。
二、机械密封的新技术
随着科学技术的高速发展以及机械密封新材料的不断涌现，推动了机械密封技术进一步发展。新型机械密封技术的推广与应用旨在减少产品泄露及其对环境的污染，同时延长机械密封装置设备的使用寿命。概括起来，机械密封新技术主要包括以下四种：
（一）剖分式机械密封技术
部分式机械密封一端为内部具有一个特定形状凹槽的连接密封腔，另一端相应位置上则为一个前端带有相似形状凸台和后部具有连接凹槽的接头，接头两部分外端面由具有环弧性凸起的结构所组成，在安装时将接头压入连接密封腔中，达到密封的目的，并可随着压力变化，自动调整密封效果。根据端面的不同可以将其分为改型端面与平行端面部分式机械密封[3]。
（二）非接触式机械密封技术
通常情况下，将非接触式机械密封技术定义为通过依托流体所产生的动压或者静压在密封端面形成一片起到隔离作用的流体膜的一种新型机械密封技术。这种密封技术与使用固相、硬性材料进行密封的接触式机械密封存在着很大的差异。由于航空航天、能源以及石化等事业的不断前进，使其对高速、高温、高压、真空等特殊工况下机械设备的密封性、可靠性以及耐用性等各项性能有了更为严格的要求。正是由于非接触式机械密封技术具有的较好密封性与耐用性，使其在石化行业的机械密封技术应用中占有一定的优势。
（三）流体回流式机械密封技术
流体回流式机械密封技术的基本原理就是通过转变外泄流体的流动路径并将其送回机械密封腔内，从而达到机械设备零泄漏的最终目的。并且，流体回流式机械密封技术具有方便维护、适用性强、结构简单等优点，特别适用于各种高参数的特殊工况，比如：高温、高速、高压等等[4]。
（四）组合式机械密封技术
组合式机械密封技术就是将多种密封技术进行结合使用的一种新型机械密封技术。它能够充分地发挥各种密封技术的优点，有效的避免各自的缺点，因此，组合式机械密封技术是当前密封技术发展的必然趋势。机械密封技术的组合形式多种多样，其中，最为常见的有接触式结合非接触的密封形式以及接触式结合接触式的密封形式。
三、新技术与新材料在石化机械密封中的应用
工程科学、材料科学以及计算机技术的深入研发与应用，给机械密封技术的改进与发展奠定了坚固的理论根基，并且，研究石化行业机械密封新技术与新材料高效运用，能够加快推动企业的稳定、快速、可持续发展。
（一）零泄漏密封
零泄漏密封指的是机械设备中的工艺流体无泄漏，也就是泄漏量为零。零泄漏密封通常使用干运转的密封方式，并且具有相应的辅助设备，比如阀门、计量仪表、密封监控装置以及报警装置等。零泄漏密封系统通过将封堵流体（其中，P封堵流体>P大气、P工艺流体）输送到密封室，来达到将工艺流体与外界大气隔绝的根本目的。
（二）集装箱式密封
集装箱式密封技术来自于运输集装箱的启发，在进行安装之前，将其静止与旋转部件以整体进行安装，待试压及检查均符合要求后再套装到集装箱的内轴，并用螺钉及螺旋进行紧定，则此密封便可进行平面运作。
四、结语
石化行业所使用的装置设备大部分都需要进行机械密封，通过机械密封来避免工艺流体的漏、跑、滴、冒，以达到保护作业环境、降低工程成本、提高运作效率的根本目的，实现石化行业现代化、科学化发展的根本要求。因此，研究并高效运用机械密封新技术与新材料，不仅能够使石化企业获取更好的工程效益，而且还能够使石化企业树立环保、节能的良好企业形象，促进企业的稳定、快速、可持续发展。本文充分考虑了石化行业的特殊工况条件，简要介绍了机械密封的新材料及新技术，为今后石化行业机械密封技术的研究与发展提供扎实的理论基础与重要的技术指导。
参考文献
[1]李磊.机械密封技术在化工行业中的应用[J].科技风，2011（13）：109-110.
[2]秦忠，魏厚瑶.油田高压注水泵机械密封新技术[J].科技创新导报，2011（08）：13-14.
纳米流体技术的特点范文2
【关键词】化学镀；纳米化学复合镀；印制电路板；分散
化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备 、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点，以其工艺简便、节能、环保日益受到人们的关注。化学镀使用范围很广，镀金层均匀、装饰性好。在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命；在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个发展。
纳米化学复合镀，选择合适的化学镀溶液，将纳米粒子加入镀液中，形成化学镀金属与纳米粒子共沉积。纳米化学复合镀层结晶细致、孔隙率低、镀层均匀、镀液深镀能力好、化学稳定性好， 已广泛用于军工产品的表面处理。突出的例子如军用管道阀门、低压水室内外表面电镀、引信装置、追击炮雷管、近炸引信、坦克炮塔轴承、雷达波导管、军工常规紧固件、航空航天工业等。其中军用设备弹射机的工作环境非常恶劣，飞机发动时的高温气流冲刷轨道，弹射时的巨大的作用力，海洋气候条件的腐蚀，使得弹射系统仅能使用6～12个月。现采用的表面处理工艺是：正确前处理后的弹射机罩，在电镀镍后，纳米化学复合镀100um，然后再电镀镉12.5um，并经铬酸钝化。这样的复合涂覆保护层，具有很好的耐磨和抗微振磨损性能，弹射系统的使用寿命可延长至14～18年，即增加18倍。
我国的化学镀工业起步较晚，但自九十年代以来经过各科研单位的不懈努力，现已拥有了较成熟的工艺和经验，并在民品上获得了一定程度的实用化。特别是化学镀Ni-P工艺已基本成熟，广泛应用于PCB、五金电镀等领域。本文重点研究纳米化学复合镀Ni-P，以六水合硫酸镍为主盐，以次亚磷酸钠为还原剂，配合纳米金属化合物，并添加一定量的络合剂、稳定剂、缓冲剂、加速剂等，在基材上形成纳米化学复合镀层，研究复合镀层的性能。
一、技术原理
化学镀Ni-P合金是利用催化还原机理在基体表面沉积合金的表面处理工艺，由于化学镀Ni-P合金镀层具有镀厚均匀性好、耐磨、耐腐蚀、结合力高等显著特点，该技术在表面工程领域受到普遍关注。
化学复合镀时，纳米粒子与合金的共沉积过程，一般研究认为分以下几个步骤完成:
(1) 镀液中的分散粒子随溶液流动(搅拌)传送到镀件表面，并在液流冲击作用下在镀件表面发生物理吸附。
(2) 粒子粘附在镀件上。粘附于镀件的粒子，必须能延续超过一定时间，才有可能被化学沉积的金属俘获。根据Guglielmi提出的两步吸附理论，粒子在基底表面存在强吸附和弱吸附两部分。这个步骤除与粒子的附着力有关外，还与流动的溶液对粘附于镀件上的粒子的冲击作用以及金属沉积的速度等因素有关。
(3) 吸附的粒子在活性金属表面上被还原析出的金属埋没在镀层之中，逐步形成复合镀层。
纳米粒子之所以能进入化学镀层是粒子与镀液的流体动力场、浓度场以及与金属晶体的生长表面之间的极其复杂的相互作用的结果。
纳米化学复合镀的种类众多，用常规的物理冶金方法制备金属基复合材料时，较难解决粒子的分散和在复合材料中的均匀分布，并保证粒子有较高的含量。而通过向化学镀溶液中添加纳米粒子进行复合镀，可以在较低的温度下获得含有第二相的化学复合镀层。根据Stokes公式，溶液中的粒子尺寸越小越容易悬浮，加之超细粒子特别是纳米粒子具有小尺寸效应和表面效应，在很小的外力作用下即可使得纳米粒子在溶液中悬浮。
在化学镀溶液中添加适量的表面活性剂，采用适当功率空气搅拌，可以使得超细粒子在镀液中充分悬浮，为制备纳米粒子分布均匀的化学复合镀层创造了条件。但粒子加入到化学镀溶液之后会影响镀液的稳定性，为了以较高的效率获得满足要求的化学复合镀层，需要稳定性较高的长寿命化学镀Ni-P合金溶液。就纳米复合镀Ni-P合金来说，所选取的纳米颗粒有金刚石、Si、SiC、氧化铝等。本研究采用TiO2作为纳米粒子添加剂，并在现有的化学镀Ni-P合金配方NMP系列的基础上，添加纳米TiO2以制备Ni-P- TiO2合金复合镀层。
二、工艺研究
A. 配方研究
纳米化学复合镀配方的研究，确定纳米粒子材质和粒径，研究项目产品化学复合镀液的组成、获得稳定优化的产品配方；获得纳米复合镀小试工艺技术，小试产品性能达到指标要求。过程如下：(见图1)
纳米TiO2是一种具有多功能的半导体材料。在国内已经出现批量生产，供给范围广，价格较低。但由于纳米微粒本身的性质(尺寸小、比表面积大、表面能高)，在液相介质中受范德华力的作用极易发生团聚，使其优异的性能不能得以充分发挥。
因此，纳米粒子在镀液中的分散非常重要，是复合镀的重点和难点。为解决这一难题，本产品的镀液中含有特别的表面活性剂，以改变微粒的分散均匀性、亲水性、电极电位等。促进微粒与金属离子的共沉积，获得性能更好的镀层。
纳米流体技术的特点范文3
论文摘要：介绍了纳米磁性材料的用途，阐述了纳米颗粒型、纳米微晶型和磁微电子结构材料三大类纳米磁性材料的研究和应用现状。
1引言
磁性材料一直是国民经济、国防工业的重要支柱与基础，广泛地应用于电信、自动控制、通讯、家用电器等领域，在微机、大型计算机中的应用具有重要地位。信息化发展的总趋势是向小、轻、薄以及多功能方向进展，因而要求磁性材料向高性能、新功能方向发展。纳米磁性材料是指材料尺寸限度在纳米级，通常在1～100nm的准零维超细微粉，一维超薄膜或二维超细纤维（丝）或由它们组成的固态或液态磁性材料。当传统固体材料经过科技手段被细化到纳米级时，其表面和量子隧道等效应引发的结构和能态的变化，产生了许多独特的光、电、磁、力学等物理化学特能，有着极高的活性，潜在极大的原能能量，这就是“量变到质变”。纳米磁性材料的特殊磁性能主要有：量子尺寸效应、超顺磁性、宏观量子隧道效应、磁有序颗粒的小尺寸效应、特异的表观磁性等。
2纳米磁性材料的研究概况
纳米磁性材料根据其结构特征可以分为纳米颗粒型、纳米微晶型和磁微电子结构材料三大类。
2.1纳米颗粒型
磁存储介质材料：近年来随着信息量飞速增加，要求记录介质材料高性能化，特别是记录高密度化。高记录密度的记录介质材料与超微粒有密切的关系。若以超微粒作记录单元，可使记录密度大大提高。纳米磁性微粒由于尺寸小，具有单磁畴结构，矫顽力很高的特性，用它制作磁记录材料可以提高信噪比，改善图像质量。
纳米磁记录介质：如合金磁粉的尺寸在80nm，钡铁氧体磁粉的尺寸在40nm，今后进一步提高密度向“量子磁盘”化发展，利用磁纳米线的存储特性，记录密度达400Gbit/in2，相当于每平方英寸可存储20万部红楼梦小说。
磁性液体：它是由超顺磁性的纳米微粒包覆了表面活性剂，然后弥漫在基液中而构成。利用磁性液体可以被磁场控制的特性，用环状永磁体在旋转轴密封部件产生一环状的磁场分布，从而可将磁性液体约束在磁场之中而形成磁性液体的“O”形环，且没有磨损，可以做到长寿命的动态密封。这也是磁性液体较早、较广泛的应用之一。此外，在电子计算机中为防止尘埃进入硬盘中损坏磁头与磁盘，在转轴处也已普遍采用磁性液体的防尘密封。磁性液体还有其他许多用途，如仪器仪表中的阻尼器、无声快速的磁印刷、磁性液体发电机、医疗中的造影剂等等。
纳米磁性药物：磁性治疗技术在国内外的研究领域在拓宽，如治疗癌症，用纳米的金属性磁粉液体注射进人体病变的部位，并用磁体固定在病灶的细胞附近，再用微波辐射金属加热法升到一定的温度，能有效地杀死癌细胞。另外，还可以用磁粉包裹药物，用磁体固定在病灶附近，这样能加强药物治疗作用。
电波吸收（隐身）材料：纳米粒子对红外和电磁波有吸收隐身作用。由于纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此纳米微粒材料对这种波的透过率比常规材料要强得多，这就大大减少波的反射率，使得红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很微弱，从而达到隐身的作用；另一方面，纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大3-4个数量级，对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多，这就使得红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低，因此很难发现被探测目标，起到了隐身作用。
2.2纳米微晶型
纳米微晶稀土永磁材料：稀土钕铁硼磁体的发展突飞猛进，磁体磁性能也在不断提高，目前烧结钕铁硼磁体的磁能积达到50MGOe，接近理论值64MGOe，并已进入规模生产。为进一步改善磁性能，目前已经用速凝薄片合金的生产工艺，一般的快淬磁粉晶粒尺寸为20-50nm，如作为粘结钕铁硼永磁原材料的快淬磁粉。为克服钕铁硼磁体低的居里温度，易氧化和比铁氧体高的成本价格等缺点，目前正在探索新型的稀土永磁材料，如钐铁氮、钕铁氮等化合物。另一方面，开发研制复合稀土永磁材料，将软磁相与永磁相在纳米尺寸内进行复合，就可获得高饱和磁化强度和高矫顽力的新型永磁材料。
纳米微晶稀土软磁材料：在1988年，首先发现在铁基非晶的基体中加入少量的铜和稀土，经适当温度晶化退火后，获得一种性能优异的具有超细晶粒（直径约10nm）软磁合金，后被称为纳米晶软磁合金。纳米晶磁性材料可开发成各种各样的磁性器，应用于电力电子技术领域，用作电流互感器、开关电源变压器、滤波器、漏电保护器、互感器及传感器等，可取得令人满意的经济效益。
2.3磁微电子结构材料
巨磁电阻材料：将纳米晶的金属软磁颗粒弥散镶嵌在高电阻非磁性材料中，构成两相组织的纳米颗粒薄膜，这种薄膜最大特点是电阻率高，称为巨磁电阻效应材料，在100MHz以上的超高频段显示出优良的软磁特性。由于巨磁电阻效应大，可便器件小型化、廉价，可作成各种传感器件，例如，测量位移、角度，数控机床、汽车测速，旋转编码器，微弱磁场探测器（SQUIDS）等
磁性薄膜变压器：个人电脑和手机的小型化，必须采用高频开关电源，并且工作频率越来越高，逐步提高到1～2MHz或更高。要想使高频开关电源进一步向轻薄小方向发展，立体的三维结构铁芯已经不能满足要求，只有向低维的平面结构发展，才能使高度更薄、长度更短、体积更小。对于10～25W小功率开关电源，将采用印刷铁芯和磁性薄膜铁芯。几个微米厚的磁性薄膜，基本上不成形三维立体结构，而是二维平面结构，其物理特性也与原来的立体结构不同，可以获得前所未有的高性能和综合性能。
磁光存储器：当前只读和一次刻录式的光盘已经广泛应用，但是可重复写、擦的光盘还没有产业化生产。最具有发展前途的是磁性材料介质的磁光存储器，其可以像磁盘一样反复多次地重复记录。目前大量使用的软磁盘，由于材料介质和记录磁头的局限性，其存储密度已经达到极限；另外其已经不能满足信息技术的发展要求，无法在一张盘上存储更多的图象和数据。采用磁光盘存储，就能在一张盘上记录数千兆字节到数十千兆字节的容量，并且能反复地擦写使用。
3展望
纳米技术是本世纪前20年的主导技术，纳米材料是纳米技术的核心，是21世纪最有前途的材料，也是纳米技术的应用基础之一。纳米科技的发展给传统磁性产业带来了跨越式发展的重大机遇和挑战，纳米级磁性材料的开发和研究是磁性材料发展的一个必然方向，但同时也应重视用纳米技术改造传统产业和对现有材料进行纳米改性方面的研究，以全面提高企业的技术水平和竞争能力，在世界民族之林树立中华民族的大旗。
参考文献
［1］王瑞金.磁流体技术的应用与发展［J］.新技术新工艺，2001，(10):15-18.
［2］许改霞，王平，李蓉等.纳米传感技术及其在生物医学中的应用［J］.国外医学生物工程分册，2002，25（2）：49-54.
［3］SagawaM，FujimureSandTogawaMetal.，NewmaterialforpermanentmagnetsonabaseofNdandFe［J］.J.Appl.Phys.，1984，55:2083-2088.
纳米流体技术的特点范文4
[关键词] 油田采油技术 调剖 堵水 纳米 生物
油田的产量取决于采油技术，采油技术是实现油田开发方案的途径，采油技术还决定油田产量高低、采油速度快慢、最终采收率大小、经济效益的优劣等油田生产中的重要问题。我国的石油储量和开采量在世界排名中不在前列，但是经过石油职工的努力，中国采油工程技术走在了世界前列，为我国的石油产业发展，提供了技术上的支持。纵观我国石油开采技术发展，走过了一段艰难曲折的道路，从最初的探索试验阶段发展到分层开采阶段，期间的工艺配套技术体现了石油人的超人智慧，一直发展到今天的多种油藏类型采油工艺技术、采油工程智能技术等等。在这个发展的过程中，我国的采油技术不断进步，油田产量不断增加，但是随着科技的发展，工程采油技术的改进仍然需要不断创新。石油的特点是藏在地下的石缝中，需要人工及化学帮助，才能把地下的石油开采出来，所以采油技术的开发对于产量影响巨大。石油是我国经济发展的重要能源，开采量直接关系到国民经济的发展，因此研究油田开采技术，具有重要的意义。
1.采油技术的分类
我国目前的采油技术一般分为三类，一次采油、二次采油、三次采油。顾名思义一次采油就是油田的最初采油，以来地层的天然压力采油；一次采油过后，地层压力变小，需要为油井注水以平衡地下能量的减弱，这被称为二次采油。通过注水，进行化学方法、物理方法的辅助，改变地下层面间的流体性质，实现注水驱油的目的，提高采油率。三次采油主要是依靠化学方法，辅助开采最艰难的层面油藏，一般包括碱驱、聚合物驱、表面活性剂驱、聚合物复合驱。
2.我国采油技术的现状
2.1完井工程技术
所谓完井就是指勘探井和开发井的钻井最后阶段，都称为完井。一个时期以来，我国对于直井、定向斜井、丛式井、水平井的技术已经达到了一定的高度，掌握了多种完井方法，比如裸眼井补管完井、下套管射孔完井、套管内外绕丝筛管、砾石充填等完井方法。根据油田所处地理位置及油藏情况确定应用不同种类的完井方法。比如华北迷雾山油藏，由于地质条件为碳酸盐岩裂缝，油田采用了裸眼完井方法，提高了采油率。大庆油田属于老油田，采用了注水开发的方法，用高密度钻井液钻井完井，取得了很大的成功。目前的钻井技术较之以前有很大的发展，下套管射孔完井、裸眼完井、各种衬管完井技术被一些油田所采用，并取得了十分满意的效果。
2.2分层注水技术
该项技术在多层油藏注水开发中被广泛应用，多层注水，提高水在地下的波及效率。这种技术已在克拉玛依油田中最先应用，并取得了很好的效果。采用管式活动配水器和封隔器进行分层注水，结果非常令人满意。活动式偏心配水器是在上个世纪70年代研制成功的，每一口井都要经过3到6个层段的注水环节。这项技术还是以大庆油田为最先使用者。
2.3人工举升工艺技术
首先是抽油机有杆泵采油，这是机械采油方式的主要技术，大约占油井总数的95%。这是油田采油的主打技术，并已形成系列化生产，抽油机有8种不同形式，抽油杆也有不同形式。根据油井的不同开采要求和流体性质，研制了各种形式的抽油泵。借鉴国外的先进技术，又研发了井下诊断和机杆泵优化等技术问题，极大地提高了才有效率。
2.4电动潜油泵技术
这是先进一些的机械采油技术，整个装置分为三个部分，井下、地面、电力三部分。目前我国的该项技术已经有4个系列。适用于各种套管井，且扬程高，最大额定排量可达700立方米每天。同时配套技术也得到了应有的研发，采油设计、参数优选、压力测试及清防蜡等一系列技术都有了很大的进步。目前该项技术占全部油井总数的4%左右，是油井举升的重要技术。
2.5热超导技术
该项技术是控制物质的热阻，使其趋近零，主要是应用化学技术，在封闭管体内加入复合化学介质，利用物质受热不均产生的相变，激活气状分子，使其在巨大的气化潜热中以声速传递热量。 这种技术包括能耗自平衡稠油技术，主要是采用超导液，在把超导液注入地下后，利用其导热性能，把地下热能传递上来直达井口，进而提高井口产出液的温度。在不经过任何加热装置辅助的情况下，最大限度地实现清蜡降粘、减少抽油机悬点载荷、提高泵效的节能目标。 另一种是超导加热热洗技术，将应用超导技术加热后的产出液注入油套内，通过循环升高井筒温度，从而实现清蜡降粘的目的。这种技术的优势是环保，产出液循环不污染油井，并且成本低、效率高，而且安全可靠，是油田普遍应用的技术。
还有一种是纳米MD膜驱油技术，这是纳米技术的应用。MD膜驱剂由零点几纳米到几十纳米的膜驱剂分子构成，是一种多物质组成的化学物质，以水溶液为传递介质，利用静电作用，形成牢固的MD超薄膜，缓解了原油与岩石间的粘附力，姐注水的冲刷，达到驱油的目的，从而提高产量。
最近被应用到采油技术中的人工智能技术是新型的计算机控制技术，该技术在计算机的辅助下，通过地面编程器，对井下的油藏情况进行控制和监测，确定地下的不同水层，有电脑程序控制地下开关状态。利用电脑芯片对注水井井下存储测试，是一种新型的电子采油技术，通过投入到井下的程序，采集流量和压力资料，再取出至计算机进行解释处理，从而探明地下油藏情况。
最近几年应用的微生物技术处于较高的水平，这种高科技被广泛地应用于原油清蜡、降粘及提高采收率的工艺中，对于提高采油率有很大的帮助作用，是比较受欢迎的技术。
最后是压裂、酸化工艺，此项技术为老油田的挖潜以及开发新油田发挥了积极的作用。堵水和调剖技术，也是注水井调整吸水剖面的主要技术，主要是针对油井的堵水技术，注水井的调剖，目前已经拥有6大类60多种调剖堵水剂。
3.采油技术的前景展望
在未来油田的生产中，生物工程技术将会得到广泛的应用。生物技术在各行各业的优异表现，也使其成为采油技术的新宠。随着老油田注水开采的延续，石油的综合含水的不断上升，污水处理成为一个棘手问题，污染小、成本低的生物法处理污水技术将成为油田采油技术中一个重要组成部分，而且将不断地促进提高原油采收率。
碳纳米管在油井中会得到广泛的应用，其密度很小，但是强度却是钢的100倍。未来的油田开采中将会利用其轻而柔软、又非常结实的特征，制作油管或抽油杆，其性能会比现在的钢管更优越。
把金属的纳米颗粒加入常规陶瓷中做成管材，既有陶瓷耐高温耐腐蚀，又具有金属的硬度，利用其做钻头及切削工具是再合适不过了。微电子及人工智能技术将进一步优化井下管柱，提高故障诊断符合率。各种元器件将更加科学、微型、智能，为油田的开发和挖潜做出更大贡献。
参考文献：
[1] 张磊. 本源菌采油矿场应用先导技术研究[J]. 油田化学. 2010(04).
纳米流体技术的特点范文5
关键字：纳米TiO2制备等离子体催化剂应用
引言
近年来,随着全球环境污染的日益严重,光催化剂材料一直是材料学及催化科学研究的热点.在光催化领域,TiO2因其具有成本低廉,高的化学稳定性,强氧化性等特点而成为使用最多的光催化剂,以TiO2为主的材料在光催化氧化有机污染物方面得到了广泛的研究,目前,纳米粉体的制备工艺已较为成熟并进入产业化批量生产阶段。
以光催化剂为背景的TiO2的研究起源于1972年,日本Fujishima和Honda在Nature杂志上报道,发现在光辐射的TiO2半导体电极和金属电极所组成的电池中,可持续发生水的氧化还原反应,产生H2,这表明通过半导体电极,可以把光能转化为化学能,他们的研究引起了人们对半导体在光作用下能否治理污染的兴趣,国内外许多学者竞相开展这方面的研究。到1976年,在J.H.Cary报道了紫外光照射下的二氧化钛可使难生物降解的有机化合物多氯联苯脱氯后,钠米二氧化钛光催化剂在环境中的应用越来越引起人们的注意。至今,已发现有3000多种难降解的有机化合物可以在紫外光线的照射下通过二氧化钛迅速降解,特别是当水中有机污染物的浓度很高或其他方法很难降解时,这种技术有着更明显的优势。正是由于在上述开拓性工作的基础上,有关光催化剂，TiO2的研究工作有了进一步的发展,人们研究出比表面积大,催化性能更好的纳米TiO2。本文将对纳米TiO2光催化剂的研究现状,即它的制备方法和改性,以及它的应用研究进展做简要评述。
1纳米TiO2及其纳米管的制备
1.1纳米TiO2的制备
传统的TiO2的制备方法主要有化学气相沉积法(CVD)、气相氧化法、固相热解法、醇盐水解法、钛盐直接水解法等,对上述这些方法的报道均已有很多,
这里就目前对这些方法新的研究作一简要概述。
1.1.1超临界流体干燥法
液相法制粉中普遍存在的问题就是团聚问题,常用的一种方法就是是在原料液中加分散剂,它只能在水解沉淀阶段防止团聚,但难于防止热处理阶段的团聚问题。用超临界流体干燥法代替传统的干燥方法,就可以避免这一问题超临界流体法就是利用液体的超临界特性,即在临界点以上,气液界面消失,孔内界面张力不复存在,所有溶剂在超临界的状态没有表面张力或毛细管作用力的影响,因而不会发生因存在表面张力作用而使凝胶网络结构塌陷和发生凝胶收缩团聚而使颗粒长大,从而可以制得粒径小,表面积大的粒子。
1.1.2微波辅助法制备纳米TiO2
微波作为一种新型的加热方式,具有对反应体系加热迅速,均匀,不存在温度梯度等特性,将微波应用于改进的溶胶-凝胶法TiO2制备中,能得到比常规方法粒度更小,分布更窄的多孔性纳米TiO2催化剂。ShiJian-zhen等研究应用微波法和银的掺杂提高了TiO2降解甲基橙的效率。孙啸虎等应用微波干燥制备纳米的TiO2,对于浓度为20mg/L、pH为3的水杨酸水溶液,以主波长为253.7nm的紫外灯照射下,在40min内降解率达到97%,实验表明用微波制得的纳米TiO2光催化剂的降解活性明显高于传统烘箱干燥方式制备的TiO2光催化剂。
1.1.3等离子体法制备纳米TiO2
该方法是利用等离子体产生的超高温激发气体发生反应,同时利用等离子体高温区与周围环境巨大的温度梯度,通过急冷作用得到纳米颗粒,产生等离子时没有引入杂质,因此生成的纳米离子纯度高,颗粒呈球形,分散性好,光催化活性提高。Ghezzar等研究利用等离子体协助下制备的对AG25的降解,实验表明TiO2在最佳浓度下,TiO2在通过等离子体处理15min后TiO2,染料在15min内完全被去除,COD的降解率为93%。邓仕英等对制备的TiO2用氮等离子体辐照,经处理的TiO2的光催化活性比未处理的活性高得多。
1.2TiO2纳米管的制备
目前制备的TiO2存在的重要问题是量子效率低,因此提高光催化剂的量子效率就成为研究的热点。与TiO2粉末相比,TiO2纳米管具有更大的比表面积和较高的吸附能力,将会大大改善TiO2的催化性能,可望进一步提高光催化量子效应。因此,TiO2纳米管已经引起许多科研工作者的广泛重视。XuHui等利用水热解法金红石型TiO2制成TiO2纳米管,实验通过比较TiO2粉末和TiO2纳米管的光催化活性,结果表明TiO2具有更小的比表面和更好光催化活性。MacakJanM等研究表明锐钛矿型TiO2纳米管比一般的光催化剂表现出更好的有机染料的转化。当前TiO2纳米管的制备方法主要有膜板法、水热法、电沉积法、冷却烘干法等,与制备TiO2粉末一样,TiO2纳米管的制备也有一些改进。罗永松等发现化学沉积法制备的碳纳米管长短不一,而且高度缠绕,限制了其应用,他们在实验中进行氧化剪裁,使高度缠绕的碳管变成两端开口的短管,再通过溶胶-凝胶的方法获得TiO2/碳纳米短管复和体,制得的复合体其光催化性能大大加强。杨迎春等将制备的TiO2纳米管通过酸化处理,实验表明处理过的TiO2纳米管的催化活性比未处理的TiO2纳米管活性高得多。
2光催化剂TiO2的改性
2.1贵金属表面沉积
贵金属对半导体催化剂的修饰是通过改变电子分布来实现的。在二氧化钛表面沉积适量的贵金属后,由于金属的费米能级小于二氧化钛的费米能级,即金属内部和二氧化钛相应的能级上,电子密度小于二氧化钛导带上的电子密度。因此,载流子重新分布,直到它们的费米能级相同。电子在金属上的富集,相应减少了二氧化钛表面电子密度,从而抑制了电子与空穴的复合。Sasaki等用激光脉冲法把Pt沉积在TiO2上,Pt/TiO2体系带隙能降为2.3eV,使激发波长延伸
至可见光区。
2.2过渡金属离子的掺杂
由于过渡金属元素存在多化合价,在TiO2晶格中掺杂少量过渡金属离子,即可在其表面引入缺陷,成为光生电子-空穴对的浅势捕获阱,延长电子与空穴的复合时间,从而降低光生电子空穴的复合几率。陈俊水[21]等采用水热法制备了Cu(Ⅱ)掺杂的纳米TiO2,实验表明Cu(Ⅱ)掺杂能提高纳米TiO2的光催
化活性,加快光催化进程。
2.3非金属元素的掺杂
半导体TiO2中掺杂非金属同样也影响光催化活性,通过完全是势线性缀加平面波模型分别计算了C、N、F、P、S取代锐钛矿二氧化钛中晶格氧时的态密度后认为,和O2P轨道相比,非金属元素具有能量相对较高的P轨道,用非金属元素取代O提高光催化剂的价带电位,从而降低半导体光催化剂的导带位置,能使其禁带宽度变窄。王永强等通过加热法制备了S掺杂的S/TiO2,实验发现S/TiO2在可见光下具有很好的光催化活性,是未改性TiO2的2.7倍。
2.4半导体复合
通过半导体的耦合可提高系统的电荷分离效果,扩展光谱响应的单位,从而提高催化剂的活性。近年来,对二元半导体复合进行了许多研究,如TiO2-CdS,TiO2-CdSe,TiO2-SnO2等。这些复合半导体几乎都表现出高于单个半导体的光催化性质。以TiO2-CdS为例,CdS的带隙能为2.5eV,当激发能不足以及发光催化剂的TiO2时,却能激发CdS,由于TiO2导带比CdS导带电位高,得CdS上受激发的电子更容易迁移到TiO2的导带上,激发产生的空穴仍留在CdS的价带,这种电子从CdS向TiO2的迁移有利于电荷的分离;当用足够的激发能量的光照射时,同时发生跃迁,由于能级差异,电子聚集在TiO2,而空穴聚在CdS上,光生电子和空穴得到分离。
3纳米TiO2光催化的应用
3.1污水、废气的处理
利用纳米TiO2的光催化性质对空气、水中有毒有害物质进行降解,以达到优化环境的目的,是纳米TiO2应用研究的一个热点。污水主要指有机废水,这些废水中含有许多对人体有害的物质,如有机磷、酚类、芳烃和杂环化合物等,它们污染程度大,对人体健康危害严重。利用纳米TiO2净化处理烃类、酚类、杂环芳烃等,工艺简单,效果良好。通过优化制备方法和控制晶粒的尺寸,还可以提高催化活性和选择性。在纳米TiO2粒子的表面,水分子和OH-捕获光生空穴产生羟基自由基,这些自由基的氧化能力强,可以与有机物中的碳结合,破坏双键、芳香链,使其裂解产生H2分子,终使有机物分子转变为无毒的CO2和H2O。C.A.Bahamonde等人以掺Fe的TiO2为催化剂,对水中的苯酚进行降解,效果良好。TiO2可将室内有害气体和大气污染气体吸附在表面上,并将其分解氧化起到净化空气、杀菌和除臭的作用。空气中超标的CO、NOx与SO2是严重危害人类健康的有害气体。利用TiO2光催化产生的活性氧,配合雨水作用可将空气中的NOx与SO2形成HNO3和H2SO4,从而将NOx与SO2去除。W.C.Hung等人采用由溶胶-凝胶法制备得到的掺Fe的TiO2对空气中的二氯甲烷进行光催化降解实验,获得了良好的效果。
3.2杀菌方面的应用
随着生活水平的提高,人们对工作和生活环境的卫生日益重视。一般杀虫剂能使细胞失去活性,但细菌被杀死后,可释放出致热和有毒的组分如内毒素,因此各种环保型的抗菌功能材料应运而生,并获得了迅速发展。利用纳米TiO2光催化产生的光生电子与光生空穴与催化剂表面吸附的H2O或OH形成具有强氧化性的性羟基或超氧离子,与细菌细胞或细菌内组分进行生化反应,彻底杀死细菌,同时还能降解由细菌释放出的有毒复合物,防止内毒素引起二次污染。利用纳米TiO2相继制成了抗菌陶瓷、抗菌塑料、抗菌涂料、抗菌自洁玻璃、抗菌不锈钢和抗菌纤维等制品。另外,纳米TiO2在中央空调的杀菌、杀菌涂料等方面,都能实现抗菌、抗霉和净化空气等功能。C.Hu等人通过对AgI/TiO2复合的光催化剂的杀菌性能进行了研究,在可见光照射下,该催化剂可高效杀死大肠杆菌和葡萄球菌,而且检测表明,细菌完全分解为C的氧化物或小分子有机物。
3.3其他方面的应用
由于纳米TiO2的特殊性质,除上述的几个主要应用领域外,纳米TiO2在其他方面的应用也一直是人们研究的热点,除了有机物的光催化氧化,TiO2对无机化合物的光催化还原也是一个重要的研究方向。利用TiO2的光催化性质,可还原金属离子使其变成单质。据文献报道,贵金属可由相应盐溶液在TiO2的光催化下得到相应的金属单质微粒,为贵金属的回收提供了新的思路。近年来,国内外学者在太阳能转换和储存、光敏化、气体传感器、光催化化学合成等方面的应用也进行了大量的研究。
4.结语和展望
纳米TiO2可见光光催化剂是材料科学领域研究的热点之一,光催化技术在彻底降解水中有机污染物、利用太阳能节约能源、维持生态平衡、实现可持续发展等方面有着突出的优点,但此项技术还处于由实验室向工业化发展阶段,还有许多工作要做。
(1)尽管目前掺杂纳米TiO2在紫外光区和可见光区的光催化性能已得到很好的试验证明,人们也开发出多种掺杂工艺,但是对它的机理还存在争议,尤其是对非金属元素的掺杂存在较多争议,而对共掺杂纳米TiO2的光催化机理的研究报道甚少。只有对光催化反应机理进行深入的研究,才能更好地控制掺杂的元素种类、掺杂量等,从而针对不同的催化反应,设计并合成具有针对性的光催化剂。
纳米流体技术的特点范文6
【关键词】现代机械制造；精密加工；技术探讨
0.前言
随着社会经济的不断发展和生活品质的不断提高，人们对各类产品的要求也越来越严格，对于产品也要求也向着质量高档、品种多样、价格合理、使用方便、外形美观、自动化程度高等多方面发展。要满足人们对于产品越来越高的需求，对于现代机械制造和精密加工技术的研究也显得越来越有意义。因此，笔者通过以下几个下面与业内人士进行探讨。
1.现代机械制造工艺与精密加工技术的特点
1.1关联性
从机械制造技术角度来看，机械制造技术的先进性是贯穿于产品从调研到销售等的整个过程，而不仅仅体现在机械制造过程中，其中包括产品的调研、产品的研发、设计工艺、产品制造和销售等环节过程。这些环节之间联系密切，只有各个环节协调合作才能产生最优的技术效益，如果其中任何一个环节出现问题都会对整个技术过程产生难以预料的影响。所以真正把握现代机械制造工艺与精密加工技术之间的相关性是对我们业内人士最基本的要求。
1.2系统性
随着科学技术的不断发展，现代科学技术在机械制造过程中的作用也越来越重要，先进的机械制造技术工艺更是离不开多种现代科技技术的综合运用。在产品的设计、生产、制造和销售等整个过程中，会运用包括计算机、自动化、传感、信息和现代化系统管理等科学技术，并且这种情况会随着科技的不断发展而越发明显。
1.3全球性
随着社会经济全球化的大背景下，现代机械制造技术与精密加工技术也在面临着全球化的挑战，各种先进技术不断出现，制造技术和市场的竞争也显得愈加激烈。在如此激烈的竞争中，一个国家只有把本国的技术发展成为国际先进水平，提高本国制造业水平，才能在国际市场中立于不败之地。
2.机械设计和制造工艺
2.1机械设计技术
机械设计技术主要包括产品方法设计理论、工艺设计、结构设计和材料选用等。随着科学技术的不断提高，传统的机械制造技术已远远不能满足现代机械设计的要求，例如数控机床设计、汽轮机叶片结构设计和高效节能电机设计等方面。现代机械设计技术已经从直觉设计和经验设计发展成为先进理论和有效方法的设计方法理论，在设计的各个阶段，充分利用先进理论和有效方法解决实践中遇到的各种问题已成为现代机械设计的发展趋势。现代机械设计设计仿真技术、系统工程、优化设计、计算机辅助设计、可靠性设计和模态分析等方面内容。运用现代科技信息技术、科学思维，并有效利用设计方法理论来提高设计的水平和质量，促进机械设计技术的快速发展。
2.2机械制造工艺
现代机械制造技术涉及的范围较广，例如钳、焊、铣等。笔者结合自身经历，从现代机械制造工艺中比较常见的现代机械制造焊接技术来重点讨论分析。现代机械制造焊接技术主要包括以下几种：一是电阻焊；二是埋弧焊；三是气体保护焊；四是搅拌摩擦焊；五是螺柱焊。
2.2.1电阻焊焊接技术
所谓电阻焊焊接技术，是指把被焊接的物体紧密压在正负电极之间，然后在对其通电，借助电流流经被焊物体接触面及其附近形成发热效应，加热至熔化，让其与金属合为一体的一种压力焊接技术。该技术具有机械化程度高、加热时间短、焊接质量高、生产效率高、无有害气体等优点，因此被广泛应用与现代机械制造业中。但缺点是维修难度大、设备成本高等。
2.2.2埋弧焊焊接技术
所谓埋弧焊焊接技术，是指在焊剂层下面燃烧电弧进行焊接的一种焊接技术。该焊接技术分为半自动和自动两种焊接方式。半自动埋弧焊焊接技术需要机械送进焊丝，并且需要人工手动移动电弧，自动埋弧焊只需要焊接小车送进焊丝和移动电弧，因此半自动埋弧焊焊接技术已经被淘汰了。自动埋弧焊焊接技术具有焊缝质量高、生产率高和劳动条件好等优点。
2.2.3气体保护焊焊接技术
所谓气体保护焊焊接技术，是指以电弧为热源的一种焊接工艺，主要特征是被焊接物体的保护介质是气体。其工作原理是：在电弧的四周形成气体保护层，将熔池和电弧与空气隔离，从而可以有效的阻止有害气体对焊接产生影响，并且同时保证燃烧的充分和电弧的稳定。目前使用最广泛的保护气体是二氧化碳，原因是二氧化碳价格低廉。
2.2.4搅拌摩擦焊焊接技术
搅拌摩擦焊焊接技术要点就是焊接时，会舍弃掉除了焊接搅拌头以外的任何焊接消耗性材料，例如保护气体、焊丝、焊剂和焊条等统统舍弃掉。
2.2.5螺柱焊焊接技术
所谓螺柱焊焊接技术，就是把螺柱的一端同板件或管件的表面向接触，并且接通电弧直至接粗面熔化，然后再对螺柱施加一定的压力而完成焊接的一种焊接技术。该焊接技术可以分为两种焊接方式：拉弧式和储能式焊接方式。由于前者焊接时熔深交大，主要应用在重工业中，而后者恰好相反，而主要应用在薄板的焊接。两者的共同点就是单面焊接，具有不需要钻孔、打洞、以及粘结等优点。
3.精密加工技术
精密加工技术很多，例如模具成型技术、精密切削技术、微细加工技术、超精密研磨技术和纳米技术等。笔者结合自身实践经历来进行简单的探讨分析。
3.1模具成型技术
目前，飞机、汽车、仪表、电机和家用电器等产品中，至少有三分之一的部件是通过模具加工制造的。模具成型技术的核心技术是如何保证模具的精度，这也是衡量一个国家制造技术水平的一个重要标志。电解加工技术可以使模具精度达到微米级，有效的解决了表面质量的问题。
3.2精密切削技术
直接利用切削得到高精度产品仍然是最常用的方法，但是，想要得到高精度的产品，切削时必须尽可能的减少机床、刀具等因素的影响，因此也必须有更加先进的技术作保证。
3.3微细加工技术
随着科学技术的不断进步，电子元件的体积越来越小，然而使用的频率却越来越高，能量消耗也相应的越来越少。目前的超微细粒子技术更是使半导体的加工精度达到了几百个埃的精密程度。
3.4超精密研磨技术
超精密研磨技术主要应用于集成电路硅片的加工（下转第178页）（上接第21页）方面，因其表面粗糙度的要求为 1-2 毫米，传统的研磨、磨削和抛光难以满足其要求，必须进行原子级抛光。因此各种新原理、新方法的超精密研磨技术也应运而生，例如流体动压型悬浮研磨的非接触研磨等，大大促进了超精密研磨技术的发展。
3.5 纳米技术
纳米科学涉及多个学科，是现代物理学与先进工程技术相结合的产品。近几年，纳米机械技术得到了快速发展，能够在硅片上刻画出纳米级宽的线，这充分表明信息存储的精度得到了大大的提高。
4.结语
总而言之，现代机械制造工艺与精密加工技术在机械制造业发展中起到了及其关键的作用，我们必须充分认识到现代机械制造工艺与精密加工技术研究的必要性和重要性，并且努力学习和提高现代机械制造工艺与精密加工技术工艺，更好地为我国现代机械制造业的发展而服务。
【参考文献】
[1]蔡茂健.基于绿色制造理念的机械制造工艺[J].信息与电脑（理论版），2011，2.
[2]李磊.机械制造的技术特点与发展趋势[J].科技资讯，2011，5.
