【目的】 针对传统膨润土防渗衬垫在侵蚀性环境中防渗性能会大幅劣化的难题，自主研发了一种聚合物改性膨润土。【方法】 通过渗透实验研究了聚合物改性膨润土对高盐溶液、强碱溶液和实际钢渣渗滤液的渗透系数，并采用Batch吸附实验探究了吸附时间、溶液pH值和溶液浓度对聚合物改性膨润土吸附钢渣渗滤液中Cr(Ⅲ)离子的影响。【结果】 实验结果表明：未改性的钠化钙基膨润土对侵蚀性溶液的刚性壁渗透系数高达110-8 m/s，而聚合物改性膨润土对高盐、强碱和钢渣渗滤液的柔性壁渗透系数均小于110-11 m/s，且刚性壁渗透系数约为310-11 m/s，在高盐...

【目的】 为提升柱塞泵的性能、寿命与安全运行提供参考。【方法】 从理论计算及仿真的角度综述了柱塞副的油膜特性，针对其厚度场、压力场和温度场进行了分析，概述了柱塞副的摩擦学特性、润滑介质和匹配材料对其摩擦学行为的影响，列举了具有更低磨损率的柱塞副匹配材料，阐述了表面织构的润滑减摩机理及表面织构的形状、面积率和尺寸及分布方式等因素对柱塞副摩擦学性能的影响。【结论】 轴向柱塞泵是液压装备的核心元件，被称作液压系统的“心脏”。柱塞泵关键摩擦副服役状态下的磨损严重威胁着装备的可靠运行和长寿命服役安全，更是制约...

【目的】 深层油气资源逐渐成为我国油气勘探与开发领域的重要目标。为适应发展需求，开展深层天然气扩散过程的可视化研究势在必行。【方法】 以天然气分子为出发点，以深层环境为背景，结合多种影响因素，在总结现有扩散方式Fick扩散、Knudsen扩散、表面扩散以及构型扩散的基础上，进行甲烷扩散行为模型及其碳同位素分馏模型的研究进展总结，评价了多种模型在表达深层天然气扩散行为与碳同位素分馏效应方面的适用性。同时认为，建立相应的数学表述模型是准确和全面理解扩散行为机制的关键。【结论】 现有的耦合模型不仅能分析深层纳米孔隙中...

【目的】 电控离子选择渗透(electrochemically switched ion permselectivity，ESIP)是一种新型的离子选择性膜分离技术，已成功应用于低浓度目标离子的高效、连续、选择性分离。然而，离子在膜内传质不符合Nernst-Planck理论，建立ESIP离子传质模型有助于人们理解ESIP分离过程。【方法】 在ESIP膜分离系统中，为研究离子在膜上双脉冲电势与极室槽电压耦合动态场中的传质行为，提出了修正的Nernst-Planck模型。根据唐南(Donnan)平衡以及电中性假设等，建立了ESIP膜分离过程的离子传递稳态模型。通过数值模拟考察了电流密度、膜厚、膜内离子活...

【目的】 一锅反应中将天然酶的高选择性与纳米酶的高稳定性相结合，已成为一种提高生物催化级联多样性/复杂性和多酶系统稳定性的理想解决方案。【方法】 设计合成了一种离子型磁性Fe3O4@EB-COFs材料，在静电作用诱导下制备了葡萄糖氧化酶(GOx)-磁性共价有机框架材料(GOx/Fe3O4@EB-COFs)。【结果】 Fe3O4@EB-COFs扮演了纳米酶与载体材料的角色，且所得复合材料可用于葡萄糖浓度的比色测定。酸性条件下，GOx/Fe3O4@EB-COFs展现出极好的催化葡萄糖氧化与2，2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)氧化的级联反应。动力学研究表明，反应遵循...

【目的】 黄原胶优异的增稠及悬浮性能契合高端中性墨水的研发需求，但其刚性结构会导致墨水中炭黑颗粒的絮凝，不利于分散。研究了均质改性法对黄原胶体系中性墨水中炭黑颗粒分散稳定系统的影响。【方法】 结合中性墨水理化性能对均质工艺进行了优化设计，并对作用机理进行了探讨。【结果】 黄原胶添加量为0.15%(质量分数)的中性墨水，在50 MPa的压力下均质7次，墨水粒径可达82 nm，触变值达5.04，流变性能达到最佳，热储存性大幅提高，滑度值为0.178 N，书写性能佳，符合高质量的墨水的要求。SEM显示，均质后墨水具有更高的离心稳定性。FTI...

【目的】 钾离子电池具有低成本和能量密度高等优势，成为锂离子电池潜在的替代品，受到人们广泛的关注。但是，由于缺乏高比容量、循环寿命长的正极材料，使得这类新型电池的发展受到了限制。【方法】 采用水热前驱体法、溶胶凝胶法和草酸盐共沉淀法制备了新型钾离子电池正极材料P3型K0.5MnO2.【结论】 结果表明与其他两种方法相比，水热前驱体法制备的K0.5MnO2(H-K0.5MnO2)具有粗糙的表面和较多的内部孔隙，有利于电子的传递和提供更多的活性位点。H-K0.5MnO2电极在电流密度20 mA/g下，首周放电比容量最高，达到85 mAh/g，60周循环后电极片...

【目的】 丙烯(C3H6)是一种重要的烯烃原料，在实际生产中去除其中的丙烷(C3H8)杂质非常重要。金属有机框架材料(metal-organic frameworks，MOFs)对于C3H6和C3H8的分离纯化有着极大的前景，其中C3H8选择性吸附剂可一步获得高纯C3H6产物，有着极高的工业价值。MIL-126(Fe)由于富含的低极性苯环提供了密集的电负性结合位点，对于烷烃的优先吸附有很大潜力。【方法】 采用溶剂热法合成了MIL-126(Fe)，对其稳定性及C3H8/C3H6吸附分离性能进行了研究。【结果】 MIL-126(Fe)有优异的稳定性；298 K和1 bar下C3H8吸附量为185.37 cm3/g，高于大部分C3...

【目的】 以过渡金属氧化物、硫化物、氢氧化物为代表的赝电容材料由于其良好的比电容容值、高功率密度和低成本等优势，被广泛用于宏观常规超级电容器的电极中。然而，当前对于过渡金属电极的研究多采用非常温下合成，辅以导电剂、粘合剂固定的加工工艺，制约了其在以硅基底为主的微型超级电容器(micro-supercapacitor，MSC)中的应用。【方法】 在硅基底上沉积了钛集流体和铜薄膜，通过兼容微加工工艺的常温原位氧化法制备了氢氧化铜纳米线，并进一步通过浸泡硫化钠溶液实现了原位硫化。【结论】 测试结果表明，在1 mA/cm2的电流密度下，硅基...

【目的】 油页岩中有机质的密度远低于其他岩石基质，因此，在CT图像中有机质的灰度值往往接近于孔隙裂隙的灰度值，从而在图像中表现为灰度值差异不明显，有机质和岩石的边界模糊等问题。【方法】 为了精准识别分割出油页岩CT图像中的有机质，对深度学习领域的图像分割方法进行研究，并自主搭建了描述有机质分割的OM-Unet语义分割网络架构。通过在传统Unet模型中引入混合空洞卷积模块、由粗到精的部署策略和轻量化自适应特征融合模块，利用卷积神经网络识别分割油页岩CT图像中的有机质，并结合MIoU等评价指标对其分割效果进行评估。【结果】...

【目的】 三交区块8+9号煤层气井受外来水侵入影响导致产能较差，因此厘清三交区块水文地质特征、查明其对煤层气井开发的影响成为煤层气产能突破的关键。【方法】 基于实际地质和生产资料，收集水化学数据，采用Fisher判别方法进行水源判识，进一步利用测井解释对太原组各含水层分布及其含水性进行识别，最终实现了8+9号煤储层水文地质条件的精细化研究。【结果】 研究结果表明，煤层气井主要生产太原组灰岩水，局部由于受到张性走滑断层的控制，水化学特征显示为太原组灰岩和二叠系砂岩混合水；太原组8号顶板发育L1-L5共5套灰岩层，灰岩发育...

【目的】 为分析煤柱下方综采工作面受集中应力影响的强矿压显现特征，以霍洛湾矿31106工作面过上覆集中煤柱为工程背景进行研究。【方法】 通过工作面实测支架阻力精细化分析过煤柱期间的矿压特征和支架适应性，开展相似材料模拟实验，揭示工作面过煤柱的强动压机理，并提出过煤柱的水力压裂切顶控制技术。【结果】 结果表明：工作面出煤柱期间，支架阻力整体由大到小依次为中部、下部、上部，工作面周期来压步距为10.85 m，平均持续长度为4.27 m，占周期来压时长的40%，平均动载系数达到1.4.出煤柱期间支架载荷超过正常工作阻力(35 MPa)的比...

【目的】 受地下水的持续补给作用，上覆煤层采空区及巷道形成了特殊的地下水存储和循环系统。我国大多数煤矿面临多煤层复合采动条件下顶板老空水害防治技术难题，导致煤矿日常顶板探放水工程量居高不下。【方法】 以水文地质条件复杂矿井的煤层顶底板岩体为研究对象，采用现场电性实验、数值模拟实验、理论分析等手段研究多煤层复合采动条件下煤层间裂隙带的发育规律。【结果】 研究结果表明：近距离煤层采动促使煤层采空区充分连通，形成双煤层采空积水区，双煤层底板扰动破坏带深度为15.6 m；随着下伏工作面的不断推进，围岩软弱结构面增...

【目的】 为了排除天然岩石试件离散性与试验过程多种应力路径相互转换对试验结果的叠加影响，进一步探讨围压卸载速率对岩石破坏失稳的影响机理。【方法】 利用离散元法开展均质数值试件在恒定轴压与两种固定围压卸载速率条件的数值试验研究，对比与讨论了两种围压卸载速率下的试件宏观与细观力学特性与规律。【结果】 结果表明：两种条件下，宏观和细观破裂分布具有一定相似性和规律性，慢速围压卸荷条件较快速条件的试件承载强度更高，快速卸荷条件局部破裂分布密度相对更大。两种卸载速率试验过程出现轴压和围压的“跌落”和“上升”，反...

【目的】 为实现建材行业碳减排和固废资源化利用的目标。【方法】 以赤泥和煤系偏高岭土为原料制备地聚合物混凝土，采用正交试验方法研究了4种因素对其力学性能的影响。【结果】 方差分析表明，水胶比对赤泥-煤系偏高岭土地聚合物混凝土强度有显著影响，其次是N2O/H2O，养护条件和骨胶比的影响较小。根据试验结果，建立了地聚合物混凝土抗压强度与劈裂抗拉强度的数学模型，方程拟合效果良好。进一步分析得到了地聚合物混凝土的优选配比，养护28 d的立方体试件抗压强度和劈裂抗拉强度分别为43.6 MPa和2.87 MPa.借助低场核磁共振测试对不同水...

【目的】 浮放柱体是传统木、石建筑的典型特征，是其核心受力构件之一，揭示浮放柱体在水平地震作用下的响应特性至关重要。【方法】 基于传统木、石建筑结构特征与柱顶构件偏心实际情况建立了柱体二维模型，推证了不同动态响应触发临界条件，依据触发临界条件阐释了柱体动态响应触发敏感度。【结果】 结果表明：水平地震作用下决定柱体动态响应类型的因素包含基础平面与柱底面间静摩擦系数、柱体长细比、柱顶构件偏心率；在可被触发的抬升、先抬升后滑移及抬升耦合滑移三种柱体动态响应中，抬升最易被触发，抬升后的摇摆运动是柱体的主要运...

【目的】 以太原市为研究区域，探讨山西省太原市59处近现代工业遗产的时空分布特征及其影响因素。【方法】 采用规模度分析、数理分析和GIS空间分析等方法。【结论】 结果表明：①新中国成立后“一五”“二五”计划期间，太原市新增工业遗产数量最多，行业门类主要集中在制造业、军事工业和采矿业。②空间分布上，太原市近现代工业遗产具有聚集特征，呈现“一区一带”的分布格局，分别是杏花岭区聚集区和万柏林区-晋源区沿汾河聚集带。③空间分布演变上，新中国成立前，太原市工业遗产集中分布于汾河以东、府城以北地区；新中国成立后，向城...

【目的】 地聚合物混凝土由于强度高、耐久性好、低碳环保等优点受到了广泛关注，然而抗裂性差、韧性差等缺陷制约了其应用。【方法】 将10组不同体积掺量的碳纤维掺入粉煤灰-偏高岭土地聚合物混凝土中，分析碳纤维体积掺量对地聚合物混凝土轴心抗压强度、弹性模量、抗折强度及折压比的影响。【结论】 结果表明，掺入碳纤维可同时对地聚合物混凝土产生增强、增韧的效应；随着碳纤维掺量的增加，地聚合物混凝土轴心抗压强度、弹性模量、抗折强度及折压比均呈先增加后减小的变化趋势，最优碳纤维掺量为0.8%～1.0%；碳纤维对地聚合物混凝土抗折强...

【目的】 针对大型矿用自卸车厢斗的轻量化设计需求，基于结构仿生学对厢斗的筋板布局进行优化研究。【方法】 介绍了某大型矿用自卸车厢斗的基本结构，分析了厢斗在各工况下的承载特点，选用厢斗满载匀速和满载静止工况作为厢斗底板的极限工况，并通过仿真分析研究了厢斗的刚度和强度；总结了叶脉分枝结构的形态特点，从载荷、结构、功能三个方面阐述了叶脉分枝结构与厢斗底板的高度相似性，设计了基于叶脉分枝形态的厢斗筋板新布局，得到新厢斗模型；采用有限元分析对比验证优化前后厢斗的力学性能。【结论】 结果表明，新厢斗筋板布局的承...

【目的】 煤矿井下地形复杂多变且空气中含有多种易燃易爆气体，具有极高的危险性。为了降低巡检风险，提高巡检效率，提出了一款具有多种运动模态的可分体轮腿四足机器人。【方法】 分析了该机器人的腿模态、轮模态、轮腿混合模态、躯体分离组合模态、双臂夹持模态等5种主要运动模态。阐述了单腿结构参数并基于蒙特卡洛法绘制了机器人的腿部工作空间；利用加速度倒推法消除了足端纵向的加速度突变，优化了机器人腿模态下的足端轨迹；基于5次多项式的轨迹特点规划了机器人多个运动模态相互切换的轮腿切换轨迹；基于Webots与MATLAB的联合仿真环...

【目的】 PID控制器被广泛应用于积分系统的控制中，在积分系统的实际应用中，控制效果通常会受到延迟时间的影响，同时，被控积分参数变化较大的情况下，也会影响控制器的控制效果。【方法】 提出了一种适用于时滞积分系统的自适应动态PID控制器参数整定方法，考虑了积分系统的电压、被控对象的变化范围、延迟时间等参数的影响，使得PID控制器的参数与积分系统控制对象之间的关系更加明确，同时考虑到实际应用中微分滤波器参数的整定。【结论】 在Simulink中模拟了被控积分参数10倍变化的非线性系统，实现了对非线性系统的动态控制，达到了良...