Kapillärflödesporosimetri

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 27 december 2018; verifiering kräver 1 redigering .

Kapillärflödesporosimetri (kapillärflödesporosimetri, eng. Capillary flow porosimetry eller CFP ) är en studie av strukturen hos porösa material , nämligen bestämning av storleken på genomgående porer med den gasdynamiska metoden, det vill säga förskjutningen av den vätande vätskan från provets genomgående porer genom att öka trycket med ett inert gasflöde.

Beskrivning

Trycket (P) som krävs för att tvinga ut vätvätskan ur en por bestäms av diametern på den poren (D). Förhållandet mellan dessa storheter beskrivs av Young-Laplace ekvation:

P=4*γ/D,

där (γ) är ytspänningen för vätskan i kontakt med gasen. Diametern beräknad med denna metod motsvarar den smalaste delen av poren, vilket ger den största svårigheten för passage av den undanträngda vätskan.

Typiskt används CFP-metoden för att mäta trycket vid "bubbelpunkten", vilket motsvarar storleken på den största poren i membranet. Registrering av en gasbubbla genom vätskeskiktet ovanför provet görs antingen visuellt eller med hjälp av en sensor, beroende på tryckfallet. Dessutom gör metoden det möjligt att få information om minsta och genomsnittliga porstorlek, samt att beräkna den totala porstorleksfördelningen i provet.

När man studerar prover med låg mekanisk hållfasthet, för att undvika att de förstörs vid förhöjda tryck, vätskor med låg ytspänning (etylalkohol, etyleter, isobutylalkohol, silikonolja, pentafluoreter) och god vätbarhet (cos θ = 1, där θ är kontaktvinkel mellan den vätande vätskan och materialet). Pentafluoreter är mest föredragen eftersom den har låg ytspänning och lågt ångtryck. Dessutom går det inte i kemisk interaktion med materialet och får det inte att svälla.

Mätmetoder i kapillärflödesporosimetri

Stegvis tryckstabiliseringsmetod

Rekommenderas för forskning och utveckling. Trycket som krävs för att tvinga ut vätskan ur poren bibehålls under en viss tid, och experimentpunkten registreras endast om de tryck- och flödesstabiliseringskriterier som specificerats av användaren uppnås. Som ett resultat gör metoden det möjligt att jämna ut de strukturella egenskaperna hos porer med samma effektiva diameter, men med olika former och längder. Övergången till nästa punkt sker först efter att alla porer av samma storlek har släppts från vätskan vid det aktuella tryckvärdet.

Scanningstryckmetod

Gastillförseln sker i ett konstant läge, utan mellanliggande stabilisering, och de experimentella punkterna registreras kontinuerligt. Detta tillvägagångssätt gör att man kan erhålla snabba och reproducerbara resultat och kan användas i produktkvalitetskontroll eller vid analys av prover med identiska porer.

Applikation

Inledningsvis användes metoden för kapillärflödesporosimetri för att studera filtermaterialens genomgående porositet; det används för närvarande aktivt för att studera porösa membran, nonwoven-material och ihåliga fibrer.

Anteckningar

Litteratur

Länkar och anteckningar

  1. 1 2 3 Leibniz Institute for Applied Geophysics (LIAG), Stilleweg 2, D-30655 Tyskland
  2. 1 2 3 4 POROMETER NV, Begoniastraat 17, 9810 Eke, Belgien