用压汞法计算冻干物料的表面分形维数

本文阐述了通过压汞测试获得冻干物料孔隙分布特性表面分形维数的方法,以冷冻干燥牛肉和火鸡肉为例计算了表面分形维数。研究表明:采用压汞法能够简便和合理地获得冻干物料的表面分形维数,可采用表面分形维数对冻干物料内部孔隙结构的粗糙和复杂程度特性进行定量描述;冻干物料的表面分维值主要与物料的孔隙分布特性有关,小孔的体积份额越大,物料的表面分形维数也越大。     

非织造材料孔隙结构的定量表述

利用计算机图像处理技术,提取了孔隙尺寸、孔隙形状和纤维取向分布等直观表达非织造纤维材料结 构的参数;利用新的几何学———分形几何,对非织造纤维材料的孔径分布情况进行分析,获得孔径分 布分形维数。在此基础上研究纤维网单位面积质量和特征长度对纤维网结构的影响,以及孔径分布 分形维数与通透性能之间的关系。     

皮革孔隙结构表征方法及其特性研究

分别使用甲苯吸附法(基于皮革密度)、扩散模型法(基于皮革透气性)、扫描电子显微镜法(SEM)和压汞法(MIP)对铬鞣绵羊服装革的孔隙结构进行了表征,对4种方法的测试结果、适用性进行了分析与比较,重点讨论了MIP法,最后给出了所测皮革的孔隙结构特性。结果表明:甲苯吸附法、扩散模型法和SEM法用于表征皮革的孔隙结构虽各有特点但局限较大,可作为辅助方法;MIP法基于汞的非润湿性,可以给出更多的孔隙结构特性:铬鞣绵羊服装革具有分形特征,所测试样孔隙的直径范围为0.095~182μm、孔隙率为57.26%、曲折因子为1.67、表面分形维数为2.19,孔隙中存在一定量的开放型"瓶颈孔"。     

基于X射线断层扫描的纤维集合体结构研究

研究棉纤维集合体受压后的微观结构变化。采用X射线计算机断层扫描技术,从堆砌密度、孔隙结构和分形维数3个方面,对棉纤维集合体压缩前后的微观结构及其变化规律进行了系统的研究和表征。结果表明:随机任意排列的棉纤维集合体在压缩过程中,堆砌密度增大,且沿受力方向略有波动;压缩后总孔隙率降低,但闭孔隙率和闭孔半径增大;压缩后棉纤维集合体的分形维数增大。认为:分形维数是描述复杂结构的有效手段,纤维集合体分形维数与堆砌密度之间存在高度的线性相关性。     

基于Sierpinski carpet模型的多孔介质迂曲度计算

基于精确自相似Sierpinski carpet分形模型,通过求解控制体的迂曲度分布函数,研究了平均迂曲度与孔隙率、最小孔隙特征长度和分形维数的函数关系.结果表明:迂曲度与孔隙率服从Γn=3/2-1/2φ的计算规律;最小孔隙特征长度、分形维数、欧几里得空间维数共同决定了物体内部空间的复杂程度;多孔介质内部流线迂曲度随孔隙率增大而减小,随最小孔隙特征长度、分形维数的减小而增大.     

非织造材料基本结构特征的表达

介绍了非织造材料基本结构特征的表达方法,即从纤维在集合体中的排列与取向、孔隙结构的几何描述和集合体构造的均匀性等3方面来表征,并提出应用分形维数对非织造材料的孔径分布进行表征的新方法。     

储藏物昆虫分形特性的研究

利用周长-面积关联法计算储藏物昆虫的分形维数值,并选取了五种储藏物昆虫图像进行实验.试验结果表明分形维数反映了储藏物昆虫形状的规则性和复杂程度,边界光滑的害虫分形维数较小,而边界粗糙的害虫分形维数较大.分形维数可以用来描述储藏物昆虫的形态特征,并以分形维数作为特征值,可作为描述储藏物昆虫形态特征的一种度量,为我们自动识别储藏物昆虫提供科学的依据.     

非织造布的分形特征及与透通性的比较

本文通过基于Visual basic的非织造布计盒维数的测定,发现非织造布的分形特征,并通过实验研究了非织造布透通性与分形维数的关系,得出对同一类型的非织造布,孔隙分形维数越高,其透通性越好的结论。     

利用分形理论和模拟技术求解非织造布孔隙分形维数的新方法

利用数字图像技术获得非织造布表面形态的二值图像,根据分形理论用S ierp insk i地毯法求得孔隙的面积分形维数Df;用计算机模拟纵向毛细管通道,并用计盒法求得弯曲分形维数DT。孔隙分形维数的求解为研究非织造布的结构和性能提供了有效而可靠的方法。     

基于收缩特性分析的叶丝快速对流干燥动力学模型

为准确表征叶丝脱水过程中的干燥动力学特性,分析了烤烟和白肋烟两种叶丝在下行床快速对流干燥中的孔隙结构变化特征,对叶丝干燥收缩过程进行了数学模型拟合,建立了考虑收缩形变的叶丝干燥过程水分扩散模型,并对模型进行了验证。结果表明:①随着干燥过程中两种叶丝内孔容积的减小,叶丝中孔径大于0.5μm的孔容比例呈降低趋势,而孔径小于0.05μm的孔容比例呈升高趋势;在不同干燥阶段两种叶丝孔径分布的分形维数介于2.45~2.71之间,表明其孔隙结构具有分形特征;②线性叠加式收缩模型能够较好地描述叶丝干燥过程中的收缩现象,烤烟叶丝和白肋烟叶丝体积比V/V₀和含水率比X/X₀的线性相关系数均大于0.99,采用该收缩模型对基于Fick第二定律的水分扩散模型进行修正,实验数据的拟合精度从修正前的0.9069提升到修正后的0.9580;③采用修正的水分扩散模型描述叶丝快速干燥动力学发现,考虑了干燥过程中的叶丝收缩现象后,得到的叶丝水分有效扩散系数降低,表明叶丝干燥过程中的体积收缩不利于传质过程。      

羊毛纤维集合体的分形结构与其保暖性的关系

针对羊毛纤维集合体结构特征往往难以得到有效表征这一问题,将分形的概念引入羊毛纤维集合体的结构表征,利用计盒维数的方法,计算了5种不同质量的羊毛纤维集合体的分形维数,同时采用平板式保温仪测定了羊毛纤维集合体的保暖性能;随后定量关联了羊毛纤维集合体的分形维数与其基本结构参数和保暖性指标之间的关系。结果表明：利用分形维数来表征纤维集合体的结构特征是可行的,随羊毛纤维质量和体积分数的增大,集合体的分形维数增大,这说明集合体中的纤维结构更杂乱;随分形维数增大,集合体的克罗值和保温率增大,而传热系数减小,即纤维集合体的保暖性增强。     

织物的孔隙特征与透气透湿性研究

研究织物的孔隙特征与透气透湿关系。对4种涤纶织物分别进行压汞法测试,得到了各织物的孔隙率、总孔面积、孔容、平均孔径等数据,与测试的织物透气率与透湿量进行了分析。结果表明:织物中孔隙之间的连通性较好,有利于织物的透通性;织物的孔隙体积增量与孔径关系曲线图存在两个波峰,分别表征纤维间孔隙和纱线间孔隙;透气率与孔隙率总体呈正相关,但透湿量并不总是与织物的孔隙率保持一致。认为:压汞法可以得到织物内部孔径的各参数,且数据较准确,可适宜于研究织物相关性能。     

渝东南地区五峰-龙马溪组页岩纳米级孔隙特征及其成藏意义

通过氮气吸附法可得到页岩比表面积、孔径分布、孔体积等参数,结果表明,渝东南地区五峰-龙马溪组段页岩样品比表面积为5.17~13.64m2/g;孔体积为3.02~8.89×10-3ml/g;平均孔径为5.12~6.58nm。对页岩各孔隙参数之间的相关性进行分析,结果表明,当孔径小于5nm时,随着孔径的增大,比表面积迅速减小,孔径大于5nm左右,随着孔径的增大,比表面积基本上保持不变;微孔的孔体积与孔径具有负相关关系,中孔和宏孔的孔体积与孔径呈明显的正相关关系。分析影响页岩孔隙发育的因素,认为矿物组分、有机质成熟度、有机质含量是影响页岩纳米级孔隙发育的因素,但有机质含量对纳米级孔体积和比表面积的发育起绝对控制作用。     

氮气吸附法表征棉纤维的孔结构

与电子显微镜观察法(TEM)相比,用氮气吸附法测定棉纤维孔结构是一种更有效的方法,它可以进行大容量试样测量和得到更多的孔结构信息。通过解析吸附等温线和DFT分析对棉纤维孔结构(孔体积、孔直径分布)进行表征。结果表明:在棉纤维内部存在开放的孔隙,孔径为2.2 nm的孔体积分布密度最大,孔径在2.0~4.0 nm的孔体积占总孔体积的68.16%,孔径超过5.0 nm的孔体积占总体积的18.49%。     

基于计算机视觉的片烟形状测量方法

为准确描述片烟形状,基于计算机视觉提出了一种片烟形状测量方法。采用基于Mean-shift均值漂移算法的图像分割方法实现图像中片烟区域的初步提取,利用形态学梯度算法精确提取片烟轮廓。分别使用分形维数和傅里叶描述子两种方法对片烟形状进行定量描述,并以一组形状各异的片烟为测试对象,对分形维数和傅里叶描述子形状描述能力进行了分析实验。结果表明:对于不同形状的片烟,分形维数与傅里叶描述子的取值差异明显,且两种方法的取值随着片烟形状差异的扩大而增大,表现出单调性,验证了两种方法对片烟形状均具有可靠的描述能力。将两种形状定量方法同时运用于片烟形状测量系统,能够有效评价片烟形状。     

基于分形理论的烟丝尺寸分布表征方法

为研究烟丝尺寸分布特性,推导了烟丝筛下累积质量百分比与分形维数的相关性方程,探讨了分形维数与端部落丝量的关系。结果表明:①根据粒度分形理论建立了烟丝尺寸分布分形模型,由该模型计算出的烟丝筛下累积质量百分比与实测值吻合程度较好(R2=0.9403),表明烟丝尺寸分布满足分形特性;②同种配方烟丝,分形维数越大,相同孔径筛网下烟丝比例越大,烟丝的特征尺寸越小;③端部落丝量M与烟丝分形维数D的相关性较好(R2=0.9007),说明分形维数作为端部落丝量的一个量化指标,可为加工过程中工艺参数的优化提供依据。     

尾叶桉风干过程生物孔隙结构的变化

利用压汞仪和扫描电镜来研究尾叶桉风干前后孔隙结构的变化,结果表明,尾叶桉风干前后孔径和孔比表面积均减小,孔体积从1.1012mL/g下降到0.9391mL/g,孔隙率从59.52%下降到56.40%,孔径分布表明,尾叶桉心材在风干过程中孔隙结构的变化主要集中在0.01～10μm孔径范围内;扫描电镜结果表明,与尾叶桉新鲜材相比,风干材的孔道产生了闭合和收缩。     

用压汞法和氮吸附法测定孔径分布及比表面积

压汞法和BET氮吸附法是目前测定孔径分布及比表面积最基本的两种方法.利用Poremaster33型压汞仪与Autosorb-3B型氮气吸附仪测定木材、原纸、活性炭纤维纸、纳米级SiO2粉末以及硅藻土,可以全面准确地了解其孔径分布状况及比表面积大小.     

硅对白泥碳酸钙孔结构的影响研究

通过配制不同硅含量的模拟绿液,苛化生成白泥碳酸钙,运用氮吸附法测定其比表面积和孔结构特征,并用Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型分析其表面分形特征。结果表明,白泥碳酸钙比表面积随着硅含量的提高逐渐增大;孔体积也随着硅含量的增加而增加,且硅含量越大越有利于形成较小尺寸的孔。通过FHH模型计算其分形特征,发现随着硅含量的增加,碳酸钙表面分形维数增大,随着硅含量增加,碳酸钙表面形状逐渐由规则的谷粒状或方形变成不规则片形。     

制革过程中胶原纤维网络多孔结构的演变

在归纳针对多孔结构表征的氮气吸附法、压汞法等传统方法和毛细管流动孔径分析法、热孔法、扫描电子显微镜观察法等现代方法以及现代分形分析理论的基础上,重点阐述了制革过程中皮革胶原纤维网络基质多孔结构变化的研究进展,同时介绍了多孔性结构对皮革性能的影响。充分了解并掌握制革过程中影响皮革胶原纤维网络多孔结构的演变因素,对优化制革工艺、提高化工材料利用率和改善皮革性能具有极其重要的意义。