Kapilární průtoková porozimetrie

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 27. prosince 2018; ověření vyžaduje 1 úpravu .

Kapilární průtoková porozimetrie (capillary flow porosimetry, angl. Capillary flow porosimetry nebo CFP ) je studium struktury porézních materiálů , konkrétně stanovení velikosti průchozích pórů plynově dynamickou metodou, tedy vytlačením smáčecí kapaliny . z průchozích pórů vzorku zvýšením tlaku proudem inertního plynu.

Popis

Tlak (P) potřebný k vytlačení smáčecí tekutiny z póru je určen průměrem tohoto póru (D). Vztah mezi těmito veličinami je popsán Young-Laplaceovou rovnicí:

P=4*γ/D,

kde (γ) je povrchové napětí kapaliny ve styku s plynem. Průměr vypočítaný touto metodou odpovídá nejužší části póru, která představuje největší potíže pro průchod vytlačené tekutiny.

Typicky se metoda CFP používá k měření tlaku v "bodu bubliny", který odpovídá velikosti největšího póru v membráně. Registrace proklouznutí plynových bublin vrstvou kapaliny nad vzorkem se provádí buď vizuálně nebo pomocí senzoru, podle poklesu tlaku. Metoda navíc umožňuje získat informace o minimální a průměrné velikosti pórů a také vypočítat celkovou distribuci velikosti pórů ve vzorku.

Při studiu vzorků s nízkou mechanickou pevností, aby se zabránilo jejich destrukci při zvýšených tlacích, se používají kapaliny s nízkým povrchovým napětím (etylalkohol, ethylether, isobutylalkohol, silikonový olej, pentafluorether) a dobrou smáčivostí (cos θ = 1, kde θ je kontaktní úhel mezi smáčecí kapalinou a materiálem). Pentafluorether je nejvýhodnější, protože má nízké povrchové napětí a nízký tlak par. Navíc nevstupuje do chemické interakce s materiálem a nezpůsobuje jeho bobtnání.

Metody měření v kapilární průtokové porozimetrii

Metoda postupné stabilizace tlaku

Doporučeno pro výzkum a vývoj. Tlak potřebný k vytlačení tekutiny z póru se udržuje po určitou dobu a experimentální bod se zaznamená pouze tehdy, když je dosaženo kritérií stabilizace tlaku a průtoku specifikovaných uživatelem. Výsledkem je, že způsob umožňuje vyrovnat strukturní rysy pórů se stejným efektivním průměrem, ale s různými tvary a délkami. K přechodu do dalšího bodu dochází až poté, co se z kapaliny při aktuální hodnotě tlaku uvolní všechny stejně velké póry.

Metoda skenovacího tlaku

Dodávka plynu probíhá v konstantním režimu, bez mezilehlé stabilizace a experimentální body jsou zaznamenávány kontinuálně. Tento přístup umožňuje získat rychlé a reprodukovatelné výsledky a lze jej použít při kontrole kvality produktu nebo při analýze vzorků s identickými póry.

Aplikace

Zpočátku se ke studiu průchozí pórovitosti filtračních materiálů používala metoda kapilární průtokové porozimetrie; v současnosti se aktivně používá ke studiu porézních membrán, netkaných materiálů a dutých vláken.

Poznámky

Literatura

Odkazy a poznámky

  1. 1 2 3 Leibnizův institut pro aplikovanou geofyziku (LIAG), Stilleweg 2, D-30655 Německo
  2. 1 2 3 4 POROMETER NV, Begoniastraat 17, 9810 Eke, Belgie