纳米金刚石钻头试验研究.pdf

第42卷第6期
探矿工程(岩士钻掘工程)
VOL 42 No 6
015年6月
Exploration Engineering( Rock Soil Drilling and Tunneling
Jun.2015:76-79
纳米金刚石钻头试验研究
汤凤林2,高申友2, IXOTKHH B.①.,彭莉2,蒋国盛,张晓西,卢春华
(1.中国地质大学く武汉〉,湖北武汉430074:2.无锡钻探工具厂有限公司,江苏无锡214174)
摘要: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
了纳米金树石钻头,并进行了实验台试验。试验结果表明,纳米金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
使用。
关键词:纳米技术;纳米金刚石;金刚石铭头
中图分类号:P634.4·1文献标识码:A文章编号:1672-7428(2015)06-0076-04
Experimental Research on Nanodiamond Impregnated Bit/ANG Feng-lin,Gaoshen-you, CHIKHOTKIN V F.
PENG Li, JANG Gu-sheng ZHANG Xiao-xi, LU Chun-hua(1. China University of Geosciences, Wuhan Hubei
430074, China; 2. Wuxi Drilling Tools Factory Co., Itd., Wuxi Jiangsu 214174, China)
Abstract: Nanotechnology is a new technology developed in recent years. At present many countries are researching on the
new technology and its applications. Equipment for manufaeturing nanodiamond with detonation method has been developed
in Russia. The nanodiamond has been produced in Ukraine. The Institute of Superhard Materials in Ukraine has worked out
nanodiamond bit and one experimental work in laboratory. The results of the experimental work show, that nanodiamond
bit is a good tool for drilling engineering, can obtain excellent social and economic results and have good future in geolog-
ical exploration and mining industry. It is suggested, that nanodiamond bit studying and using are strengthened in China
Key words: nanotechnology; nanodiamond; diamond bit
1概述
(0.352+0.000)nm,晶体密度为3.1g/cm3,比
纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学表面积为300~390m/g。经过不同的化学处理后,
技术,主要研究结构尺寸在0.1~100nm范围内材金刚石表面可以形成多种不同的官能闭,这种金网
料的性质和应用。纳米技术是一门应用科学,是现石晶体具有很高的吸附能力。
代科学(混沌物理、量子力学、介观物理学、分子生
俄罗斯、美国等国家在开展爆炸合成纳米级金
物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道刚石技术及应用开发方面起步较早,已经开发出不
显微镜技术、核分析技术)相结合的产物。我国著少的产品,取得了很好的成果。我国在这个领域的
名科学家钱学森曾指出,纳米左右和纳米以下的结研究起步较晚,但也取得了一定的成果-4
构是下一阶段科技发展的一个重点,会是一次技术
革命,从而将引起21世纪又一次产业革命。
2纳米金刚石
纳米材料是20世纪90年代后期兴起的一种高
纳米金刚石( nanodiamond)是利用负氧平衡炸
新材料,纳米级金刚石是近几年来用爆炸技术合成药在爆炸(轰)过程中产生的游离碳,控制爆轰时的
的一种新材料。它不但具有金刚石的固有特性,而压力和温度,使之转变成5~20mm粒径的微晶金刚
且具有小尺寸效应、大比表面积效应、量子尺寸效应石颗粒。特殊的合成条件使其基本颗粒近球形,表
等,因而展现出纳米材料的特性。在爆炸波中合成面具有丰富的功能闭,比表面积相对普通金州石产
的这种金刚石具有立方组织结构,晶格常数为品提高了一个数量级。纳米金刚石不仅有金刚石
收稿日期:2015-04-26
基金项目:江苏省江苏双创团队资助项目(编号:苏入オ办[20141)27号)
作者简介:汤风林,男,汉族,1933年生,教授,博士生指导教师,俄罗斯工程院院士,代罗斯自然科学院院士,国际矿产资源科学院院士,探ⅵ
工程专业,主要从事探矿工程方而的教学和科研工作,湖北省武汉市鲁磨路388号, Itang wuhan(@ ailun,com