壓汞測試數(shù)據(jù)中孔隙率是怎么計(jì)算的

壓汞法(Mercury intrusion porosimetry 簡稱MIP)，又稱汞孔隙率法。是測定部分中孔和大孔孔徑分布的方法?；驹硎?，汞對一般固體不潤濕，欲使汞進(jìn)入孔需施加外壓，外壓越大，汞能進(jìn)入的孔半徑越小。測量不同外壓下進(jìn)入孔中汞的量即可知相應(yīng)孔大小的孔體積。目前所用壓汞儀使用壓力最大約200 MPa，可測孔范圍:0.0064 - >950 um(孔直徑)。樣品的比表面積和孔隙率的大小與注入汞的體積有關(guān)。通過壓汞過程中，汞進(jìn)入樣品孔隙中產(chǎn)生的電信號，數(shù)據(jù)處理，模擬圖譜，計(jì)算孔隙率及比表面積。

汞是液態(tài)金屬，它不僅具有導(dǎo)電性，并且水銀對固體表面具有不可潤濕性，只有在壓力作用下，水銀才能擠入多孔材料的孔隙中，孔徑越小，所需要的壓力就越大。

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壓汞法是如何表征材料孔隙度？

樣品的比表面積和孔隙率的大小與注入汞的體積有關(guān)。通過壓汞過程中，汞進(jìn)入樣品孔隙中產(chǎn)生的電信號，數(shù)據(jù)處理，模擬圖譜，計(jì)算孔隙率及比表面積。

毛細(xì)管壓力是指在毛細(xì)管中潤濕相或非潤濕相液體產(chǎn)生的液面上升或下降的凹形或凸形曲面的附加壓力。汞對固體表面具非潤濕性，相對來說，材料孔隙中的空氣或汞蒸氣就是潤濕相，往材料孔隙中注汞就是用非潤濕相驅(qū)替潤濕相。因此只有在壓力作用下，汞才能進(jìn)入多孔材料的孔隙中。

壓汞法以圓柱型孔隙模型為基礎(chǔ)。根據(jù)Washburn方程樣品孔徑和壓力成反比。在給定壓力下，將常溫下的汞壓入材料毛細(xì)孔中，毛細(xì)管與汞的接觸面會產(chǎn)生與外界壓力方向相反的毛細(xì)管力，阻礙汞進(jìn)入毛細(xì)管。當(dāng)壓力增大至大于毛細(xì)管力時(shí)，汞才會繼續(xù)侵入孔隙。因此，外界施加的一個(gè)壓力值便可度量相應(yīng)的孔徑的大小。注汞過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過程，注入壓力就近似等于毛細(xì)管壓力，所對應(yīng)的毛細(xì)管半徑為孔隙喉道半徑，進(jìn)入孔隙中的汞體積即該喉道所連通的孔隙體積。不斷改變注汞壓力，就可以得到毛管壓力曲線，其計(jì)算公式為

當(dāng)注汞壓力從P1增大到P2，則對應(yīng)孔徑由r1減小至r2，而這一階段的注汞量則是在兩種孔徑之間的孔對應(yīng)的孔體積。在注汞壓力連續(xù)增大時(shí)，就可測出不同孔徑的進(jìn)汞量。但真實(shí)狀況下的材料，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，除了連通孔外，材料中可能還有一些死孔隙，這些孔汞無法進(jìn)入，因此壓汞法無法探測死孔隙。

在低壓注汞結(jié)束后，汞充滿膨脹計(jì)樣品杯和膨脹計(jì)的毛細(xì)管。由于汞自身是導(dǎo)電物質(zhì)，膨脹計(jì)內(nèi)的汞和外部金屬鍍層相當(dāng)于電容器兩端的金屬板;而其毛細(xì)管(一般為耐高壓玻璃）相當(dāng)于絕緣板。實(shí)驗(yàn)過程中，汞被壓入多孔樣品，導(dǎo)致膨脹計(jì)毛細(xì)管中汞柱長度發(fā)生變化，從而引起電容器電量變化。傳感器采集電量信息并轉(zhuǎn)化為汞的變化量，進(jìn)而測量孔隙特征，模擬相關(guān)圖譜，計(jì)算孔隙率等數(shù)據(jù)。

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