多孔材料孔径分析仪

仪器介绍：

    多孔材料孔径分析仪是南京工业大学金属膜研究室自主设计、制造与销售的仪器，其主要是由数字式质量流量计、压力传感器、电磁阀、稳流阀等精密部件组成，通过计算机实现自动测试过程,采集分析并记录实验数据，适用于科研、生产中多孔材料（包括多孔金属、多孔陶瓷、多孔玻璃、高分子膜等）的检测、质量控制。

功能介绍：

    孔径分析仪主要功能：可执行多孔材料透气性测量，泡点测试，孔喉孔径（特指材料孔道内最窄处直径）测试，孔口孔径（特指材料表面孔道口直径）测试等，其中孔径又包括孔径、平均孔径、孔分布。

测试界面：

透气性测试：

    用于测量多孔材料透过气体的能力，通常采用相对透气系数来表达。准确测量气体通过干燥样品的流量与压差，通过下列公式得出：K=Q/A·ΔP，K为相对透气系数，Q为气体流量，A为测试样品的面积，ΔP为样品两侧压差。此测试过程同样可用于致密膜材料的气密性检测。

泡点测试：（参照标准*** 4003-1977）

    测试原理：将多孔材料的空隙内充满润湿液，借助气体压力，促使液体排出孔道，具体过程如下图：

当个孔打开时，准确地测量出此时压力值，即为泡点压力，利用公式计算孔径：

D=4γCOSθ/ΔP

其中dmax为孔直径，γ为润湿液表面张力，θ为润湿液与待测材料间的接触角，ΔP为待测样品两侧气体压差。

    泡点测试分手动采集和自动采集两种方式，以满足客户对孔径测量精度的要求。手动泡点采集即通过肉眼观察，及时判断、采集泡点压力值，换算对应的孔径；自动泡点采集是根据压力值的变化判断是否已经开孔，并采集记录泡点压力值。

 孔喉孔径测试：（参照标准：ASTM F316-03）

    孔喉孔分布测试是同样利用气液取代技术，准确测量处气体通过干湿样品时的流量及对应压力，获得干湿曲线及半干曲线，如下图所示:

    借助下列公式获得孔径：

dh=4γCOSθ/ΔP

其中dh为孔喉直径，γ为润湿液表面张力，θ为润湿液与待测材料间的接触角，ΔP为待测样品两侧气体压差。

孔口孔分布测试：（***技术ZL200810244140.8）

    近年来，在多孔金属膜表面涂敷其它功能涂层（如陶瓷、金属、分子筛、生物材料、聚合物等）同样吸引了广泛的注意。多孔材料用于过滤工艺时，其孔径是人们最为关心的。这里所说的“孔径”主要是指孔道中的最窄处即“孔喉”，但在多孔材料表面制备涂层时，由于涂层位于孔口处，而孔喉尺寸往往远小于孔口。无疑，此时，孔口的孔分布将直接影响到涂层质量。

    孔口孔分布测试同样利用毛细管作用原理，如下图所示，当某一孔道内气体压力大于孔道内毛细作用力时，孔道内液体被排除，孔道处于打开状态；而当气体压力下降时，此时，孔道口的液体将重新覆盖孔口。

根据上述原理，准确测量孔口闭合时流量、压力值，获得干湿曲线，同样利用公式可计算孔径：

dK=4γCOSθ/ΔP

其中dK为孔喉直径，γ为润湿液表面张力，θ为润湿液与待测材料间的接触角，ΔP为待测样品两侧气体压差。

耐压性测试：（参照标准：GB/T 6886 2001）

将待测多孔元件采用石蜡等堵塞其孔道，再将其安装于测试系统内，均匀地逐渐向试样加压，直至其破裂或达到某一设定值，即为其耐压强度值。

      南京工业大学材料工程重点实验室，国家特种膜研究中心。

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