發(fā)布時(shí)間：2025-01-07 05:35

　　 頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)納米尺度下的力學(xué)行為目前不夠明確且利用常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器無(wú)法準(zhǔn)確獲得,表征其納米尺度下的力學(xué)性質(zhì),對(duì)于搭建微觀-宏觀巖石力學(xué)模型和實(shí)現(xiàn)高效水力壓裂是極具現(xiàn)實(shí)意義的。基于近年國(guó)內(nèi)外關(guān)于頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)納米力學(xué)性質(zhì)表征等方面所取得的研究進(jìn)展,總結(jié)了目前常用的表征技術(shù)、力學(xué)性質(zhì)主要特征及主控因素。綜合結(jié)果表明,納米壓痕和原子力顯微鏡是目前表征納米力學(xué)性質(zhì)常用的技術(shù)與方法,兩者在精度、分辨率、設(shè)備技術(shù)等方面都存在各自的優(yōu)勢(shì)或缺陷;目前有機(jī)質(zhì)納米力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定主要集中在彈性模量和硬度,成熟度和溫度在不同程度上改變著有機(jī)質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),從而改變其力學(xué)性質(zhì);提出了"多尺度""多技術(shù)""多角度""多學(xué)科"等工作設(shè)想與建議。

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【部分圖文】：

圖5 富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖壓痕模量與硬度關(guān)系

經(jīng)理論的推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)的證實(shí)[57-59]，壓痕硬度升高，其壓痕模量隨之升高，當(dāng)壓痕硬度增加到一定范圍后，壓痕模量增加幅度減小，升高趨勢(shì)變緩，在一定范圍內(nèi)的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的壓痕模量和相應(yīng)的壓痕硬度具有良好的正相關(guān)關(guān)系（圖5[49,56]），而且高成熟度的頁(yè)巖壓痕模量和壓痕硬度都處于一個(gè)....

圖1 納米壓痕法示意

納米壓痕通過(guò)對(duì)測(cè)試對(duì)象施加載荷使其產(chǎn)生破壞而達(dá)到測(cè)試目的，該技術(shù)憑借操作簡(jiǎn)易、力學(xué)參數(shù)求解方便、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用領(lǐng)域和范圍較廣。雖然該技術(shù)在一定程度上測(cè)定了有機(jī)質(zhì)彈性模量的極限值[12]，但測(cè)試范圍僅限一定區(qū)域內(nèi)的離散點(diǎn)，所表征的僅為微米級(jí)而非真納米級(jí)的力學(xué)性質(zhì)，即存在分辨率....

圖2 AFM法原理示意

與納米壓痕法相比，AFM的PeakForce模式不僅能對(duì)單個(gè)組分進(jìn)行高精度、針對(duì)性的彈性模量測(cè)試，而且測(cè)試過(guò)程中探針的變形程度和受損程度非常小[12,20]。AFM在揭示頁(yè)巖納米級(jí)全方位的連續(xù)性力學(xué)性質(zhì)方面能夠表現(xiàn)出巨大的潛力，如彈性模量、抗斷裂性、粘接性、疲勞強(qiáng)度、塑性應(yīng)變、各....

圖3 納米壓痕法與AFM彈性模量圖的分辨率對(duì)比

圖2AFM法原理示意3頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)納米力學(xué)性質(zhì)主要特征

本文編號(hào)：4024573