煤表面结构分析：二维功率谱与分形维数研究

"煤表面介观形貌特征的二维功率谱分析 (2006年)" 本文主要探讨了利用分形理论来研究煤的介观表面结构的方法，特别是通过二维功率谱分析来表征煤表面的粗糙度。文章指出，煤的表面结构复杂，传统的表征方法如比表面积、孔容和孔径分布难以全面反映其特性。因此，引入分形理论成为一种新的研究策略。 分形理论，由Mandelbrot开创，是一种描述自然界中不规则、自相似结构的数学工具。分形维数D是衡量这种自相似性的关键参数，它能够量化表面的复杂程度：分维数越大，表示表面的复杂性和细节越多。在煤的研究中，分形维数可以用来区分不同等级的粗糙度，进一步理解煤的物理和化学性质。 研究中，作者采用了原子力显微镜（AFM）作为实验观测手段，对煤样品的表面进行了高分辨率的成像。通过功率谱算法处理AFM图像，研究人员能够计算出煤表面介观尺度上的分形参数，即分形维数。实验结果与理论预测值吻合，证实了这种方法的有效性。 此外，论文还提到了分形理论在煤表面结构研究中的应用，包括对煤的氧化、自燃特性和突出煤与非突出煤差异的研究。通过研究煤表面的分维与这些性质之间的关系，可以为理解煤炭在开采条件下的行为提供新的见解，为煤矿安全和环境保护提供科学依据。 关键词：煤；分形维数；原子力显微镜；功率谱 这篇2006年的论文发表于《湖南科技大学学报（自然科学版）》第21卷第4期，由肖淑衡、梁栋、王云鹤和吴泼等人共同完成。文章包含了8幅图表和10篇参考文献，为煤表面结构的深入研究提供了扎实的理论和实验基础。