Размер пор и удельная поверхность

Измерение пористости, объема пор, их радиусов и распределения пор по размерам важно для многих применений, продуктов и процессов. Метод Эталонной Порометрии (МЭП), который был разработан 20 лет тому назад, особенно подходит для исследования любого типа пористых материалов, включая мягкие, хрупкие, а также материалы, склонные к образованию амальгам и порошки. Метод был изобретен при разработке электрохимических генераторов на основе водородных-кислородных топливных элементов в рамках Российской программы космических исследований.

Метод сравнительно прост, без разрушения образца, что позволяет проводить измерения в более широком диапазоне размеров пор. МЭП может использоваться для оценки контактного угла смачивания, а также гидрофильно-гидрофобных свойств многокомпонентных материалов.

Любая смачивающая жидкость может быть использована в качестве тестирующей в МЭП. Метод позволяет работать в широком диапазоне давлений и температур. Таким образом, МЭП позволяет исследовать весьма разные пористые материалы и образцы в их реальной среде.

МЭП экологичен и не требует применения высокого давления. Этот метод успешно применяется во всех областях исследований материалов, включая электрохимическую промышленность.

Принцип метода эталонной порометри

Метод основан на законах капиллярного равновесия. Если известна порометрическая кривая, или порограмма, для одного тела (эталона), то можно получить порограмму для неизвестного образца за счет сравнения количества жидкости в образце и в эталоне в условии капиллярного равновесия, достигаемого плотным контактом этих двух пористых тел друг с другом. МЭП измеряет зависимость равновесного объема смачивающей жидкости в образце (V_t) как функцию объема жидкости в стандарте (V_s). Количество жидкости в образцах определяется взвешиванием.

Преимущества метода эталонной порометрии

• Применим к любым материалам (включая металлы, легко образующие амальгамы)
• Применим к сжимаемым материалам и порошкам без структурной деформации
• Позволяет исследовать структуру набухаемых и сжимаемых материалов в их среде эксплуатации (вода и другие жидкости, различное давление и т.п.)
• Обеспечивает исчерпывающую и легко интерпретируемую информации, особенно для набухаемых материалов, многокомпонентных гидрофильно-гидрофобных систем и т.п.
• Позволяет исследовать структурные изменения образцов в ходе различных химических и технологических процессов
• В методе не применяется токсичные материалы, как например, ртуть и не вносится дополнительная ошибка из-за колебаний контактного угла смачивания.

• Интегральное и дифференциальное распределение объема пор как функции их радиуса в диапазоне от 0,3 нм до 3х10⁵ нм
• Средний радиус пор
• Удельный объем пор (пористость)
• Удельная площадь поверхности (в диапазоне от 10^-3 до 10³ м²/см³)
• Распределение площади поверхности пор по их радиусам
• Распределение жидкости как функция величин свободной энергии связи между образцом и жидкостью (в диапазоне от 10^-3 до 10³ Дж/моль)
• Распределение жидкости от величин капиллярного давления
• Дифференциальные характеристики набухания
• Различные структурные свойства многокомпонентных гидрофильно-гидрофобных тел
• Изотерма адсорбции
• Контактный угол смачивания в зависимости от радиуса пор
• Характеристики пористой структуры в зависимости от величин давления сжатия и температуры

• Батареи, топливные элементы, электролизеры и сенсоры
• Электроды, катализаторы, активные компоненты
• Мембраны, разделители, фильтры
• Абсорбенты, керамика, металлокерамика
• Текстиль, искусственная и натуральная кожа
• Фармацевтические препараты
• Почвы, дерево, строительные материалы
• Абразивы (напр. шлифовальные диски и брусы)
• Геологические породы и т.п.