分形理论及其在混凝土材料研究中的应用

混凝土在其形成和服役过程中表现出了一系列分形的特征。因而,研究人员将分形理论科学地引入混凝土研究之中。介绍了分形理论,综合评述了分形理论评价混凝土材料的胶凝材料颗粒特征、集料的表面特征、混凝土孔隙的分形特征、混凝土断裂韧性和断裂能的分形效应、分形理论在混凝土材料声发射中的应用,并提出分形理论在混凝土研究中的应用前景。     

分形理论在材料学中的影响综述

分形理论是非线性科学研究中十分活跃的一个分支,为定量地描述和表征许多复杂体系提供了强有力的工具。介绍了分形理论的基本概念、规则分形、不规则分形及其分形维数的主要测定方法,综述了近几年来分形理论在多孔材料领域应用的研究进展,特别是分形理论在多孔材料的浸透性、传热特性、扩散性以及催化剂等方面研究成果,综述表明分形理论在多孔材料研究中具有广阔的发展前景。     

无机多孔材料保水性能与孔分形维数关系

多孔材料的孔分形维数值能够很好的反映多孔材料的保水性能.本文以4种分别来自华东,华南,西南,西北地区的无机多孔材料为研究对象,比较了4种多孔材料的保水性能,并用显微和图像分析技术测算了4种多孔材料的孔分形维数,从而得到多孔材料保水性能与孔分形维数间的关系.结果表明,采用本方法测定的多孔材料的孔分形维数介于1.0227～1.4652之间,且孔分形维数越大,多孔材料的保水性能越好.     

分形理论及其在无机材料研究中的应用

分形学是一门处于迅速发展的学科,是研究复杂性科学理论的重要组成部分,其影响范围和应用领域也在日益扩大.在材料科学领域,分形学是一种研究材料的数学工具.笔者介绍了分形学的基本理论,分形维数的测定方法以及其在材料的烧结、氧化,薄膜的生长,材料的磨损、断裂,陶瓷粉体和玻搪材料中的应用,并展望了分形学的发展前景.     

玻璃炭分形结构的研究

材料的分形结构特征对其往能有着重要的影响。本文简要介绍了用X射线小角散射分析技术测定多孔固体材料中气孔—固体界面分形维数的理论,同时报道了将这一理论应用于国外几种玻璃炭材料分形结构分析的结果。实验结果表明,璃玻炭不仅具有面分形结构持征,还具有体分形的性质。本文还对X射线小角散射分形分析作了简要的讨论。     

分形理论在PVC／粉末NBR共混研究中的应用

采用分形理论研究了PVC／粉末NBR弹性体共混界面中粉末NBR用量、共混界面的分形维数、材料的力学性能之间的关系，提出用分形维数来定量描述共混界面的几何特征。并发现PVC／粉末NBR共混界面的分形维数与材料的力学性能间变化关系一致，当粉末NBR用量达到2份时，分形维数和材料的拉伸强度均达到最大值，分别为1．87和15．8mPa。当粉末NBR用量超过29份时，分形维数及材料的力学性能也随之降低。     

不同方式养护高强水泥基材料孔表面积分形维数与孔结构的关系

采用压汞法测定了不同龄期及不同养护方式的高强水泥基材料的孔结构,基于孔表面积分形模型计算得到了高强水泥基材料的孔表面积分形维数,并探讨了孔表面积分形维数与孔隙率、平均孔径、中值孔径、孔表面积、孔径分布及养护方式和龄期的关系。结果表明:高强水泥基材料的孔结构具有明显的分形特征,孔表面积分形维数在2.7~2.8之间;孔表面积分形维数与高强水泥基材料的抗压强度和孔隙率的相关性较差;孔表面积分形维数越大,高强水泥基材料的孔径越大,孔表面积越大,小于20 nm和大于100 nm的孔越少;随着龄期的增加,孔表面积分形维数增加;与标准养护相比,热水养护和蒸汽养护降低了孔结构的复杂性。     

分形理论及其在炭素材料研究中的应用（2）：—炭素材料中的分形研究

炭素材料中广泛存在具有分形结构的体系。本文综述了有关石墨、炭黑、焦、玻璃炭及木炭等多种嵌素材料中气孔界面分形结构的研究,说明在这些材料中气孔界面均是分形结构,且分形维数可取2～3之间的任何数值。这些研究同时表明,对炭素材料由不同的吸附质进行吸附或采用不同的理论测得的比表面均可以产生很大差别,但所得分形维数的数值却是一致的,预示分形维数在某些场合下能更好地描述材料的结构。毫无疑问,此时讨论比表面随吸附质截面的变化率——分形维数较比较比表面的具体数值大小更有意义。     

分形多孔材料的一种改进化气体扩散分形模型

基于分形理论与技术,提出了气体在由一簇弯弯曲曲、横截面积大小不等的椭圆形毛细管组成的多孔材料中的气体扩散率分形模型。研究结果表明:归一化气体扩散率是最大孔隙面积、最小与最大孔隙面积之比、多孔材料总横截面积、形状因子及分形维数等多孔材料微结构参数的函数;模型能清楚地揭示影响气体扩散率的物理机制。文中气体扩散率分形模型与已有的实验数据进行对比,结果显示它们之间吻合较好;提出的改进化气体扩散分形模型更具有一般性。     

木材中的纳米分形木质纤维及碳素纤维材料的制备

利用分形理论构建了木材细胞壁中的分形木质纤维,并计算了分形木质纤维S1层和S2层的扭曲分形维数,指出木材中具有纳米尺度的纤维结构;同时,以木材液化和纳米纺丝技术为基础,提出了木材苯酚液化产物制备碳素纤维材料的构思和技术路线,为解决木材纳米、微米材料的制备提出了新思路。