Pórovitost

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 6. dubna 2022; ověření vyžaduje 1 úpravu .

Pórovitost ( zastaralý pracovní cyklus [1] ) je podíl objemu pórů na celkovém objemu porézního tělesa [2] .

Je to bezrozměrná hodnota od 0 do 1 (nebo od 0 do 100 %). 0 odpovídá materiálu bez pórů; 100% poréznost je nedosažitelná, ale přístupy k ní jsou možné ( pěna , aerogel atd.). Kromě toho může být charakter pórovitosti označen v závislosti na velikosti pórů: jemná pórovitost, velká pórovitost atd. Povaha pórovitosti je slovní charakteristikou materiálu a její definice závisí na odvětví.

Uvnitř pórů může být podtlak . Póry mohou být také vyplněny plynem nebo kapalinou s hustotou výrazně nižší, než je skutečná hustota materiálu vzorku. V tomto případě hodnota pórovitosti nezávisí na skutečné hustotě materiálu, ale závisí pouze na geometrii pórů.

Definice pórovitosti

Pórovitost je určena vzorcem: , kde:

Objem vzorku se stanoví hydrostatickým vážením [3] v případě velkých vzorků s uzavřenými póry a měřením v případě vzorků pravidelného tvaru.

Metody měření charakteristik porézní struktury hmoty

Pro hodnocení pórovitosti v biotechnických aplikacích lze použít následující metody.

Kapalinová extruzní porozimetrie

Měří objem pórů, průměr, distribuci velikosti při změnách teploty, vnější zátěže a změnách chemického prostředí, včetně změn atmosférické vlhkosti. Umožňuje měření hydrofobních i hydrofilních pórů.

Kapilární průtoková porozimetrie

Měří širokou škálu velikostí pórů, distribuci velikosti pórů, propustnost plynů při různých teplotách, zatížení, různých chemických prostředích včetně vlhké atmosféry.

Permeametrie

Měří rychlosti průniku plynů, páry, kapalin různých chemických sloučenin v širokém rozsahu teplot, tlaků, koncentrací.

Analýza propustnosti vodní páry

Měří propustnost vodní páry jako funkci gradientu vlhkosti, teploty a tlaku.

Vacuapore

Porozimetr průniku vody analyzuje skrz, hluché, hydrofobní póry. Měří objem pórů, průměr, distribuci. Hydrofobní a hydrofilní charakteristiky pórů lze stanovit v kombinaci se rtuťovou porozimetrií.

Rtuťová porozimetrie

Měří objem průchozích a slepých pórů, průměr, distribuci.

BET- sorbtometrie

Měří povrch, objem velmi malých a slepých pórů, distribuci, chemisorpci mnoha různých chemických médií při různých teplotách a tlacích.

Pyknometrie

Měří absolutní a specifickou hustotu materiálů.

Vznik a příjem

Výskyt pórovitosti je spojen s tvorbou plynových bublin v kapalném materiálu a jejich fixací při jeho krystalizaci . Například ve svarové lázni mohou být v závislosti na konkrétních podmínkách příčinou pórovitosti plyny jako vodík , dusík a oxid uhelnatý . Vznik a rozvoj pórů je dán společným působením všech plynů přítomných v materiálu. Nejčastěji je však jev způsoben některým z uvedených plynů.

Vznik pórů a jejich vývoj je složitý proces tvorby plynné fáze v kapalném prostředí. V kontinuální kapalině je tvorba zárodku v plynné fázi schopného dalšího vývoje, tj. většího než je kritická velikost, nepravděpodobný proces. Nejčastěji se tato jádra objevují na rozhraní s malým poloměrem zakřivení - inkluze nebo zárodky vstupují do kovu svarové lázně zvenčí a začínají růst, absorbují plyn uvolněný při chemické reakci.

Vliv v průmyslu

Negativní

Póry jsou vnitřní, objemové vady . Neplánované póry mohou změnit vlastnosti materiálu k horšímu: například snížit jeho odolnost nebo sklon ke korozi. Ale zejména při svařování nemají objemové vady významný vliv na výkon spoje. Proto je ve svarech povolen obsah objemových vad, a to až do určitých velikostí a množství.

Pozitivní

Studium porézních materiálů je nesmírně důležité v mnoha oblastech vědy a techniky. Například vlastnosti poréznosti použitých látek a materiálů ovlivňují účinnost biotechnologií.

Inovativní biotechnologické zboží a produkty se stále více používají ve zdravotnictví, medicíně a farmacii. Například přípravky pro růst tkání, systémy pro dodávání léčiv na místo působení, implantáty, obvazy na rány, arteriální protézy, filtry k oddělení bakterií od tělesných tekutin, substráty pro orgánové kultury. Výkon všech materiálů závisí na jejich porézních vlastnostech, protože porézní struktura řídí tok a kinetiku biochemických procesů. Například implantáty musí mít dobře definovanou velikost pórů pro krevní cévy během růstu tkáně. Póry menší nebo větší než kritická velikost brání růstu krevních cév. Porézní vlastnosti důležité pro biotechnologické aplikace: průměr pórů, nejmenší průchozí průměr pórů, distribuce velikosti pórů, objem pórů, povrch, hydrofobicita a hydrofilita pórů, propustnost plynů a kapalin, rychlost prostupu vodní páry (propustnost vodní páry), difúzní tok. Chemické prostředí, teplota, vlhkost, tlak/komprese/zatížení mohou výrazně ovlivnit strukturu pórů. Proto je důležité vědět, jak se může porézní struktura látky pod vnějším vlivem změnit.

Aplikace

Příklady použití

Příklady materiálů

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Pórovitost // Malý encyklopedický slovník Brockhause a Efrona  : ve 4 svazcích - Petrohrad. , 1907-1909.
  2. ↑ Pórovitost - článek z Velké sovětské encyklopedie . 
  3. ↑ na základě měření rozdílu tělesných hmotností ve vzduchu a ve vodě, viz Archimedův zákon