纳米技术与找矿（二）

本文扼要地介绍了研究和制备新纳米相材料，介绍了纳米科技在微电子学和计算机技术、在环境与能源、在建筑材料、在医学与健康、在太空升降机方面、在生物学和日常生活中的应用等。也提到在市场上出现的一些伪纳米现象和辨别真伪纳米的标准。     

矿物材料在纳米科技中的应用

纳米材料由于其独特的性能和广阔的应用前景被称为21世纪的新材料、其制备技术是纳米科技的核心和研究基础。具层状结构和微孔空间的矿物材料可用于制备纳米微粒，为纳米科技提供了新的思路和生长点，也为矿物材料在高新技术领域的应用开辟新的途径。本文综述了蒙脱石、高岭石和文石珍珠层在纳米科技中的应用，粘土／有机物纳米复合材料、无机介孔材料和仿生纳米材料的制备和应用前景。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷致密油储层纳米孔隙特征及其含油性

纳米技术在非常规油气致密储层微观孔隙结构表征、油气赋存等研究中发挥着重要的作用.以准噶尔盆地东部吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油储层为例,综合运用高压压汞分析、场发射扫描电镜及纳米CT扫描等纳米分析技术,对吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油储层微纳米孔隙特征与结构进行研究,并结合宏微观特征分析了原油在孔隙中的赋存状态.结果表明:吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组储层为中低孔、特低渗储层,孔隙以微纳米级为主,类型多样,主要有粒间孔（隙）、粒间溶孔、晶间孔及微裂隙等,纳米孔隙是吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油储层主要储集空间之一,纳米孔隙中普遍含油,且多以吸附状态存在,赋存在纳米孔隙中的油气,改变了微米级孔隙是油气储层唯一微观孔隙的传统认识,是未来石油工业的发展方向.      

纳米矿物与纳米矿物资源

为促进对纳米矿物及纳米矿物资源的认识、深入研究及开发应用,阐述了矿物纳米颗粒、纳米矿物狭义和广义概念、纳米矿物形貌分类和主要类型,并从晶体结构和晶体化学理论讨论纳米矿物形成和稳定的本质,即纳米矿物和矿物纳米颗粒形成分别受内因和外因控制.阐明了纳米矿物学研究内容及其在关键带研究的重要性,提出了纳米矿物资源的概念、属性及其开发利用的方向.      

地质力学方法在区域地质矿产调查及矿床勘探中的应用

就地质力学从实践中抽象出来的若干规律在区域地质矿产调查诸多方面的应用作了归纳,并通过若干典型实例,阐明了地质力学方法在区调中的应用具有广阔的前景,阐明了地质力学方法在矿床勘探中具有战术的指导作用,最后扼要阐述了地质力学前景。     

基于吸附等温线的表面分形研究及其地球科学应用

矿物岩石的表面微形貌和孔隙结构是影响其地球化学行为的关键因素，从纳米尺度上表征这一特征对地球化学动力学研究和材料研发有着重要的意义。重点介绍了基于吸附等温线的分形研究方法，以表征纳米尺度上矿物或岩石表面的不规则性和微孔隙结构。从该方法的物理化学原理出发，对比分析了其适用范围和样品限制。在综合当前煤岩学、土壤学、材料学等领域的应用研究成果的基础上，提出了该分形研究方法在地球科学研究中的应用前景和发展趋势。     

纳米多孔性材料的现状与展望

纳米多孔性材料在工业上特别是石油化工，环境保护等领域有十分重要的用途，本文讨论了这类材料的合成、结构和应用，并评述有关方面的研究进展。     

中国地质统计学（空间信息统计学）发展的回顾与前景

讨论了地质统计学（空间信息统计学）发展的若干问题，其内容包括４部分：１．地质统计学的理论及方法；２．关于软件系统的现状；３．关于实际应用；４．地质统计学发展前景的若干看法。     

与海洋天然气水合物微纳米尺度赋存和开采储存技术有关的研究进展

天然气水合物是一类潜在的储量巨大的清洁能源.近年来,水合物的研究已经逐渐拓展至纳米、介观层面.纳米科学贯穿了水合物研究的全过程,包括上游天然气水合物成藏、开采和下游的储运、分离等水合物应用技术,其核心在于研究水合物在纳米材料表面、内部、间隙中生长和分解的传质传热过程.将以第九届国际水合物大会（ICGH9）为切入点,从水合物成藏、开采和下游技术应用几个方面综述近年来水合物研究中的纳米研究进展.目前对水合物的研究尺度并未做到全覆盖,水合物在纳米材料间隙中的传质传热过程研究较少,纳米材料的累积放大效应研究也存在空白.这正是水合物成藏、开采研究中的瓶颈问题.未来的研究应该着眼于水合物在纳米材料中生成和分解的传质传热作用,以此为主线将水合物技术和水合物成藏、开采研究中的核心问题进行统一协同研究.      

纳米硅粉水泥土的强度特性及固化机理研究

将性能优异的纳米硅粉作为外掺剂应用于水泥土改性研究。通过室内试验，探讨了纳米硅粉水泥土的强度特性。试验表明，一定掺量下的纳米硅粉能够显著提高水泥土的各个龄期强度。结合试验测试和理论分析，探讨了纳米硅粉在水泥水化硬化过程中的作用以及纳米硅粉与土之间的作用，在此基础上，分析了纳米硅粉改性水泥土工程性状的机理，旨在为纳米硅粉应用于工程实践开展理论和试验研究探索。     

矿产勘查的纳米地球化学理论与方法

纳米地球化学为人类从微观探索和认识地壳发生的地质地球化学过程提供新的理论与方法,开展该领域研究将对资源、环境等领域的研究和应用产生重大影响.纳米地球化学在矿产勘查领域已取得了重要进展.通过总结、归纳前人研究并结合团队最新成果,从自然界纳米金属微粒形成过程、迁移方式、在表生介质中的赋存状态及纳米金属微粒的捕获等几个方面开展了梳理总结,并进一步阐述了纳米金属微粒对隐伏矿勘查的理论与实际应用意义.纳米微粒的迁移机制可总结为:成矿过程中成矿元素可形成纳米金属颗粒,在矿石风化过程中部分纳米金属微粒发生解离而具备活动性,活动性纳米金属颗粒因其巨大的表面能,可吸附于气体分子表面,并通过地气流的垂向运动,穿透矿体上方覆盖层而到达地表;另外,纳米物质所具备的易分散性质可以使纳米金属微粒自身发生垂向迁移而到达地表.到达地表后部分纳米金属微粒仍然滞留在壤中气,部分被土壤中粘土矿物或氧化物膜吸附,此外也可被地表生物所捕获.该迁移机制已通过表生气固介质中大量纳米金属微粒原位观测结果获得证实.在矿产勘查中,通过分离土壤中的纳米金属微粒可实现指示土壤覆盖层和深部矿体的目的,目前已取得一些成功案例.      

纳米TiO2/天然矿物复合材料的环境效应

本文系统论述了国内外有关纳米TiO2/矿物复合材料的研究和应用现状,重点介绍了负载纳米TiO2的矿物种类及其复合材料在环境科学研究中的应用。分别介绍了氧化物、层状硅酸盐、架状硅酸盐和硅藻土,重点论述了层状硅酸盐类。纳米TiO2/矿物复合材料主要应用于降解有机污染物(如有机染料、苯酚、甲基橙、亚甲基蓝、邻氯苯酚、DDVP、HCH、DDT、DDE、DDD、反式氯丹和顺式氯丹等),将其变为H2O、CO2等无害小分子化合物,不产生二次污染。纳米TiO2/天然矿物复合材料对污染物的降解效果优于单相TiO2,在环境方面的应用很有潜力。     

纳米科技的发展与纳米矿物学研究

本文综述了新兴的纳米科技，介绍了纳米固体及ＴＥＭ，ＳＴＭ和ＡＦＭ研究方法。纳米科技的发展，开创了纳米矿物学研究的新领域。纳米矿物学研究促使矿物学者认识改造自然界进入一个新层次，将使地质学科向更高层次发展。     

纳米二氧化硅在固井水泥浆中的应用研究进展

近年来,纳米二氧化硅由于其本身超高的比表面积及与水泥的火山灰反应,在石油天然气工业中引起了广泛的关注。本文系统梳理了纳米二氧化硅在固井水泥浆中的研究现状,着重介绍了纳米二氧化硅对固井水泥浆的失水量和稠化时间、对水泥石的力学性能和微观结构的影响,总结了NS在高温条件下的性能表现,探讨了纳米二氧化硅在固井水泥浆的应用中存在的问题、面临的挑战以及未来的发展方向,以期对纳米二氧化硅在固井领域的 应用和发展有所帮助。     

纳米科技与地学研究的思考

本文对９０年代出现的纳米科技的基本内容进行了简介，提出了应用纳米效应研究矿物学、矿物材料学及矿床学等的可行性，讨论了以纳米学为基础尚待研究的有关地学问题。     

纳米矿物在堆积型铝土矿床研究中的应用*

至少一维尺度上小于100ⁿm的矿物都属于纳米矿物的范畴,自然界中除了大量的人造纳米矿物之外,天然的纳米矿物分布也很广泛。随着透射电子显微镜(TEM)技术在地球科学中的应用,大量的天然纳米矿物在地壳表层和内部被发现。尤其是在矿田区域,与矿体相关的纳米矿物在各种介质中被发现,并且这些纳米矿物在矿床的研究中有着独特的作用。堆积型铝土矿床储量大,是铝土矿的重要来源。在堆积型铝土矿床中发育有大量的纳米矿物,矿石矿物也以纳米级晶体分布于矿床中,并且在纳米尺度上表现出结构和成分的变化,这些纳米矿物以及结构、成分的变化记录了铝土矿成矿过程的物理化学信息,为探究铝土矿的成因提供了独特的窗口。该综述总结了纳米矿物在研究堆积型铝土矿床中的优势,为研究堆积型铝土矿床的提供了新方法,为认识堆积型铝土矿的成因提供了新角度。     

多孔介质中磷负载纳米铁运动特性的模型试验

纳米零价铁在多孔介质中的运动能力影响其作为污染地下水修复材料的应用潜力。已有研究多采用一维柱试验研究纳米零价铁的运动行为,对于其二维运动行为的报道有限。自主研发了模拟多孔介质中纳米颗粒运动的模型试验系统,采用细、中、粗3种不同粒径的玻璃珠模拟土体,通过取样测量和图像分析等方法获得了磷负载纳米铁在多孔介质中的运动行为。一维柱试验结果表明磷负载纳米铁在中玻璃珠和粗玻璃珠中均有一定的运动能力,其液相回收率分别为50.3%和41.0%,而在细玻璃珠中运动能力较差;二维模型试验表明磷负载纳米铁在中玻璃珠中的滞留量随距离逐渐降低,而在粗玻璃珠中则呈现出滞留量随距离先升高后降低的趋势。由模型试验结果分析可知,磷负载纳米铁的运动和滞留过程与多孔介质孔隙结构和流速密切相关,颗粒阻塞与表面沉积等不同物理过程的共同作用导致了其在不同粒径多孔介质中运动特性的差异。研究成果可用于评估磷负载纳米铁的运动能力及分析其在多孔介质中的运移和滞留机制,为纳米零价铁技术的工程应用和环境风险评价提供参考依据。     

纳米科技与粘土矿物学研究的思考

纳米科技已在地学领域取得了重要研究成果。粘土矿物学在材料科学中占有重要的地位,有必要建立“纳米粘土矿物学”这一学科,其研究手段与纳米科技一致,研究内容主要包括：纳米粘土矿物微粒矿物学、纳米粘土矿物体系物理学、纳米粘土矿物化学、纳米粘土矿物材料学和纳米粘土矿物加工学。本文进一步对纳米粘土矿物的检测方法和检测标准、聚合物／纳米粘土矿物复合材料的产业化提出了思考。     

纳米金刚石钻头试验研究

纳米技术（nanotechnology）是近年来发展起来的一种新技术,许多国家都在研究这种新技术及其应用。俄罗斯研制出了用爆炸法生产纳米金刚石的成套设备。乌克兰生产出了纳米金刚石。乌克兰超硬材料研究所设计出了纳米金刚石钻头,并进行了实验台试验。试验结果表明,纳米金刚石钻头是一种很有前景的破碎岩石工具,可以取得很好的技术经济效益,在地质勘探和采矿工业中应用前景广阔。建议我国加强对纳米金刚石钻头的研究并推广使用。     

环氧树脂／沸石纳米昨合材料的制备及表征

提出了一种用原位插入法制取环氧树脂／沸石纳米复合材料的新方法，详细探讨了钠化，有机化，环氧树脂持入，固化及制备环氧树脂／沸石纳米复合材料的条件，有实验的基础上确定了最佳条件，制成了纳米复合材料，并用XRD和TEM对其结构进行了表征，发现纳米复合平衡粒径在50－60nm之间，同时力学性能有明显提高，可用于高性能的工程塑料和高品质的粘合剂。