在我們生產生活和科學研究中能夠接觸到各種材料,其中除了鋼鐵、玻璃等少數密實材料外,絕大多數材料在內部都有一些孔道存在,這些孔道在不同的學科上有不同的叫法,所代表的意義也不一樣。
在多孔材料的研究中,孔指的是材料中的開孔和閉孔。其中,與外界連通的空腔和孔道稱為開孔,不與外界連通的稱為閉孔。與之相關聯(lián)的概念如:孔徑、孔容、孔分布、孔體積等,這些孔占據的的體積可能比材料的物質組成本身還要大,形態(tài)各異,直徑也各不相同。這些孔的喉道的大小、分布的不同及各種各樣的幾何形狀,使得材料的物理性質各不相同,從而產生了不同的用處,對于其制備及處理的研究非常重要,是現(xiàn)在熱門的研究內容。
對于微孔徑分析儀,使用液氬溫度下氬氣吸附要好于液氮溫度下氮氣或者氬氣吸附。氬氣作為惰性氣體與固體表面特定作用少,且液氬溫度高于液氮溫度,可縮短平衡時間。
孔徑分析儀是利用氣液和液液排出法測量過濾材料(包括濾布、濾芯、濾膜)的孔徑分布。其操作方法是:先將多孔材料樣品置于潤濕劑中,則潤濕劑會在毛細力的作用下進入樣品孔道。為保證浸潤效果,一般需要在負壓條件下浸潤樣品,這樣樣品中的空氣體積會膨脹,從而易于鼓泡排出。
潤濕劑的選擇很重要,首先,它要對樣品有足夠高的潤濕性,即樣品材料與潤濕劑的接觸角要盡量接近于零;其次,它的粘度要足夠小,具有*的流動性;再次,它不能具有太高的揮發(fā)性,否則在測量過程中樣品會被吹干。當然,潤濕劑還應該無毒且不與樣品發(fā)生相互作用。
另外,潤濕劑的表面張力要合適,對大孔樣品盡量選擇表面張力較大的潤濕劑,反之亦然。浸潤后的樣品放入的PSDA測試組件,樣品密封后通入壓縮氣體(一般是氮氣或壓縮空氣)。由于樣品孔道被液體封堵,需要一定的壓力才能開孔,而且孔徑越小則對應的開孔壓力越大。
隨著氣體壓力的增加,首先被打開的孔則是樣品的Z大孔,然后被打開的是Z小孔,因此孔徑與開孔壓力是一一對應的。通過檢測樣品在干燥和潤濕狀態(tài)下的氣體壓力——流量關系曲線,就可以計算樣品的孔徑分布。