YYVIP易游【专家约稿】一文了解压汞法孔隙结构分析技术

　　YYVIP易游·(中国有限公司)官方网站压汞法通过施加压力使汞进入材料孔隙，测量孔径分布、孔体积等，适用于分析材料的孔隙结构，广泛应用于材料科学等领域。

　　（Mercury Intrusion Porosimetry, MIP）基于汞对大多数固体材料的非润湿性

　　。汞对大多数材料是非润湿性的，界面张力抵抗其进入孔中，它不会自发地填充孔隙。因此，需要施加外部压力，迫使汞进入材料的孔隙中。随着压力的增加，汞能够渗透到更小的孔隙中。当待分析材料具有足够的刚性以承受相对较高的压缩力并且不易与汞发生反应时，适合使用压汞法。

　　采用刚性圆柱形孔模型（孔直径D），则抵抗汞进入孔的界面张力是沿着孔壁圆周起作用的，汞的表面张力沿着接触圆作用，其长度等于圆的周长，则汞抵抗进入孔隙的力等于-πDγcosθ，其中D是孔径，γ是表面张力，θ是接触角。负号是因为θ>

　　90°。外部施加压力产生的力作用于接触圆的面积，用πD2P/4数学表示，其中P是施加的压力。在平衡时，这对力是相等的；因此

　　显然汞压入的孔半径与所受外压力成反比，外压越大，汞能进入的孔半径越小。汞填充孔的顺序是先外部，后内部；先大孔，再小孔。测量不同外压下进入孔中汞的量即可知相应孔大小的孔容。

　　压汞仪一般都有低压系统和高压系统，二者有独立分开的，也有合并在一起以便进行连续测量的。低压系统主要用来排空、准备样品、注汞和测量大孔的结构，压力必须直接传递到样品周围的汞上以便进行分析，但在进汞之前，必须抽真空以去除孔中的空气和蒸汽。如果空气没有去除，加压后体积压缩会产生汞进入的抵抗力，致在较大的孔径范围内的孔径偏小。高压系统是压汞仪最重要的组成部分，用来测量介孔的大小和分布。需要注意的是，压汞法主要适用于测量介孔和大孔，同时为缩短分析时间，保护并延长高压部件寿命，应根据样品测定实际需要设定最高压力，不必要都设置到仪器上限。

　　实验时将装有样品的样品池先抽空，然后将汞注满样品池，过剩的汞使之返回储汞器。压力通过液压油传递给汞，升压方式有连续扫描（加压）和步进扫描（加压）两种方式。随着压力升高，汞被压入样品孔内，汞液面下降，用浸入汞的电极检测随着压力的变化汞体积的变化，记录进汞曲线。当压力升到预定的压力值后，仪器自动进行降压，此时可记录退汞曲线。

　　8.孔分形维数（Fractal Dimension）：提供关于孔隙结构复杂程度和不规则性的重要信息。通常在2到3之间，这个数值表征了孔的复杂程度和不规则程度。分形维数越大，表明孔的复杂程度越高。分形维数可以反映孔隙大小的非均质性。例如，不同类型的储层具有不同的分形特点，分形维数与部分矿物存在较好的相关性，矿物成分及其含量是决定分形维数大小的内在因素，进而影响储层的质量和孔隙结构特征

　　10.曲折度和曲折因子(Tortuosity 和Tortuosity Factor) ：是两个描述材料孔隙结构特性的重要参数。曲折度是两点之间的实际距离与两点之间的最小距离之比，它是衡量孔隙结构复杂性的一个重要指标，通常用于描述流体在孔隙介质中流动路径的曲折程度。曲折因子通常用于非均相催化领域，它是曲折度与收缩度（constriction）的比值，其中收缩度是通道横截面积比的函数，表征了流体通过多孔介质的扩散效率。

　　压汞法作为一种有效的孔隙结构分析工具，为我们深入理解材料的微观结构提供了重要帮助。压汞法因其测量速度快、精度高、重复性好等优点，在材料孔隙测试中被广泛应用。通过压汞法，可以有效地研究孔隙大小、形态以及结构特征，适用于多种材料的孔隙结构分析。 压汞法是一种破坏性测试，因为样品在测试过程中会被汞污染，且无法恢复原状。此外，压汞法通常适用于分析大于纳米级别的孔隙（通常大于3纳米），对于更小的孔隙，可能需要使用其他技术，如气体吸附法。压汞法能够提供关于材料孔隙结构的详细信息，对于材料科学、地质学、化工和环境科学等领域的研究具有重要价值。

　　在粉体与颗粒表征仪器行业工作10多年，多年在高校研究所开展不同技术讲座和培训，对颗粒表征仪器有丰富的理论知识和仪器应用、市场实践经验。

　　相关仪器与技术，尽在“仪器优选”。点击查看：#压汞仪[来源：仪器信息网]