微米级固体颗粒的分形及其与界面间粘附力的关系研究

发布时间：2021-08-10 03:00

　　随着科技的发展,微米级固体颗粒（以下简称微颗粒）或者粉尘颗粒对人类生产、生活的影响日益严重。由于这些颗粒细微,因此易造成环境污染且易粘附于各种表面,影响基底的表面性能。迄今,国内外学者对微颗粒接触粘附力的来源、粘附机理等方面进行了大量研究,但由于微颗粒与界面间粘附力的复杂性和微观性,使问题未能得到根本解决。因此,深入研究微颗粒与界面间的粘附现象和机制,分析微颗粒形状与接触界面间粘附力大小的关系,对于预防粘附现象的发生,清除基底表面的微颗粒污染有重大的理论意义和应用价值。论文在广泛查阅国内外相关文献和系统总结前人研究成果的基础上,采用理论研究、模型分析和实验室实验等相结合的研究方法,对固体微颗粒分形的基础理论、固体微颗粒粘附力学的模型研究、固体微颗粒分形与粘附力学的关系等展开了深入的研究。论文的主要工作和获得的成果总结如下：（1）在已有的研究成果基础上,对固体微颗粒分形的基础理论及固体微颗粒粘附的机理和模型等方面相关研究的成果进行了综合分析、比较和总结,并就固体微颗粒与界面间粘附的过程进行了系统探讨和分析,为探索微颗粒与界面间粘附力学的机理提供必要、可靠的理论基础和科学依据,把固体微颗粒... 

【文章来源】：中南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：154 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
    1.1 课题提出的背景
    1.2 课题研究的意义
        1.2.1 微颗粒分形研究的意义
        1.2.2 微颗粒与界面间粘附力学研究的意义
    1.3 国内外有关微颗粒表面粘附的研究现状
        1.3.1 2003～2010年微颗粒表面粘附的研究成果检索及结果分析
        1.3.2 微颗粒粘附力学及理论模型的研究成果
        1.3.3 当前表面粉尘微颗粒清洗技术及其发展方向
    1.4 微颗粒形状分形研究现状
        1.4.1 2005～2010年微颗粒形状分形的研究成果检索及结果分析
        1.4.2 研究现状综述
        1.4.3 微颗粒形状分形应用领域及前沿方向分析
    1.5 课题研究的目的和内容
        1.5.1 研究的目的
        1.5.2 研究的主要内容
        1.5.3 研究的技术路线
        1.5.4 实验方案
第二章 微米级固体颗粒与界面间粘附机理研究
    2.1 微米级固体颗粒与界面间粘附力的来源
        2.1.1 微颗粒与界面间静电力
        2.1.2 微颗粒与界面间范德华力
        2.1.3 微颗粒与界面间磁力
        2.1.4 微颗粒与界面间毛细力
        2.1.5 微颗粒与界面间化学键力
        2.1.6 微颗粒与界面间氢键力
    2.2 微米级固体颗粒与界面间粘附力模型的数值模拟
        2.2.1 静电力模型的数值模拟及分析
        2.2.2 范德华力学模型的数值模拟及分析
        2.2.3 磁力力学模型的数值模拟及分析
        2.2.4 毛细力力学模型的数值模拟及分析
        2.2.5 微颗粒与界面间粘力大小的评价
    2.3 微颗粒与固体界面间粘附的影响因素分析
        2.3.1 固体接触界面结构的影响
        2.3.2 微颗粒的粒度和形状的影响
        2.3.3 接触界面和微颗粒化学成分的影响
        2.3.4 环境湿度的影响
    2.4 本章小结
第三章 微米级固体颗粒分形分维研究
    3.1 微颗粒大小及其测定方法的比较研究
        3.1.1 微颗粒大小(粒度)
        3.1.2 测定微颗粒大小的方法及比较研究
    3.2 微颗粒形状及其测定方法的比较研究
        3.2.1 微颗粒形状
        3.2.2 测定颗粒物形状的方法及比较研究
    3.3 微颗粒形状分形的实验设备的选择
        3.3.1 显微图像分析系统
        3.3.2 激光粒度分析仪
    3.4 微颗粒分形分维理论的表征原理
        3.4.1 分形维数的定义
        3.4.2 分形维数的计算方法
        3.4.3 本实验微颗粒表面分维测算模型的构建
    3.5 本章小结
第四章 微颗粒与界面间粘附的力学尺度效应研究
    4.1 接触粘附力学模型及其相互关系研究
        4.1.1 Hertz接触理论模型
        4.1.2 Mindlin-Deresiewicz理论模型
        4.1.3 Bradley和DMT接触理论模型
        4.1.4 JKR接触理论模型
        4.1.5 Maugis-Dugdale接触理论模型
        4.1.6 Thornton接触理论模型
    4.2 弹性固体微颗粒间粘附问题的理论研究模型
        4.2.1 力学平衡关系
        4.2.2 模型讨论
    4.3 弹性固体颗粒与刚性界面间粘附接触的力学研究
        4.3.1 接触模型假设
        4.3.2 接触力学计算结果及讨论
    4.4 本章小结
第五章 大气中自由沉降微颗粒分形与界面间粘附力关系研究
    5.1 大气中自由沉降颗粒物形状分析实验
        5.1.1 实验试样采集
        5.1.2 测定仪器和方法
        5.1.3 测定结果及讨论
    5.2 自由沉降微颗粒形状分形与界面间粘附力关系研究
        5.2.1 实验机理及实验方案设计
        5.2.2 测定仪器和方法
        5.2.3 测定结果及分析
    5.3 本章小结
第六章 硫化矿微颗粒分形与界面间粘附力关系研究
    6.1 硫化矿微颗粒形状分析实验
        6.1.1 实验样品取材
        6.1.2 实验样品的描述
        6.1.3 测定仪器和方法
        6.1.4 测定结果及分析
    6.2 硫化矿微颗粒形状分形特征与界面间粘附力关系研究
        6.2.1 实验方案设计
        6.2.2 测定仪器和方法
        6.2.3 测定结果及分析
    6.3 本章小结
第七章 减少微颗粒与界面间粘附力措施的实验研究
    7.1 表面添加剂减小微颗粒粘附的措施
    7.2 表面活性剂减小微颗粒粘附的措施
        7.2.1 基本原理
        7.2.2 实验研究
        7.2.3 实验结果及讨论
        7.2.4 表面活性剂对减小微颗粒与界面粘附的影响因素分析
    7.3 本章小结
第八章 结论与展望
    8.1 论文主要结论
    8.2 论文的主要特色和创新点
    8.3 问题和展望
参考文献
致谢
攻读学位期间主要的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Morphology of single inhalable particle inside public transit biodiesel fueled bus[J]. Kaushik K.Shandilya,Ashok Kumar.  Journal of Environmental Sciences. 2010(02)
[2]上海市冬季可吸入颗粒物微观形貌和粒度分布[J]. 杨书申,邵龙义,李卫军,张桂林,谈明光.  环境科学. 2007(01)
[3]土壤颗粒的体积分形维数及其在土地利用中的应用[J]. 王国梁,周生路,赵其国.  土壤学报. 2005(04)
[4]微/纳米制造技术的摩擦学挑战[J]. 雒建斌,何雨,温诗铸,钟掘.  摩擦学学报. 2005(03)
[5]混沌、分形学应用于环境科学的实证分析与探讨[J]. 王海云.  环境技术. 2004(04)
[6]微纳米颗粒的激光去除[J]. 金仁喜,淮秀兰.  应用激光. 2004(04)
[7]矿物颗粒形状的分数维自动检测[J]. 陈金祥.  矿山机械. 2004(05)
[8]磨损表面形貌的三维分形维数计算[J]. 蒋书文,姜斌,李燕,邓宏,郑昌琼,尹光福.  摩擦学学报. 2003(06)
[9]分形理论在材料表界面研究中的应用现状及展望[J]. 陈玉华,王勇,李新梅.  表面技术. 2003(05)
[10]静风条件下烟尘扩散地面浓度模式的研究[J]. 王丽萍,周敏,吴光前.  中国矿业大学学报. 2003(05)

博士论文
[1]微小结构粘附的尺度效应与张拉法的理论研究[D]. 汪时机.中国科学技术大学 2007



本文编号：3333319