孔隙率怎么测

同学们在做科学研究的时候，常常会涉及到各种组成和结构的材料，其中，多孔材料由于具有独特的孔道结构，大的比表面积等优势而广泛应用于材料科学的各个领域。

那对于多孔材料，如何表征分析其孔特征呢?

实际上，材料孔隙的研究内容包括孔隙大小、孔隙形态、孔隙结构、孔隙类型、孔隙率、孔隙容积、孔比表面积测试等，各个研究内容都有一定的相关性，今天铄思百检测小编重点讲讲孔隙率及其常见的测试方法。

多孔材料的孔隙率也称为孔率、孔隙度或气孔率是指多孔材料中孔隙所占的体积与多孔材料的总体积之比，可用百分数或小数表示。多孔体中的孔隙有开口贯通孔隙和闭合孔隙等形式(介于其间的还有半通孔隙其一般具有闭合孔隙的形态)，故孔率也可相应地分为开孔率和闭孔率。各种孔率的总和就是总孔率即平时所说的"孔率"。该指标既是多孔材料中相对容易测量获得的基本参量同时也是决定多孔材料导热性、导电性、光学行为、声学性能、拉压强度、蠕变率等物理以及力学性能的关键因素之一。

一、孔隙率基本概念和分类

一般情况下，材料的密度越高，其表观密度越大，孔隙率也就越小。当然，孔隙率大，表观密度不一定小，密度也不一定小。因此，在表征多孔材料的孔隙率时，这几者的关系—定要理清。

根据孔隙的性质，通常可以将孔隙率分为两种:

多孔介质内相互连通的微小空隙的总体积与该多孔介质的外表体积的比值称为有效孔隙率;而多孔介质内相通的和不相通的所有微小空隙的总体积与该多孔介质的外表体积的比值称为绝对孔隙率或总孔隙率，我们日常所说的孔隙率通常就是指有效孔隙率。

此外，孔隙率与多孔介质固体颗粒的形状、结构和排列等都有关。以常见的非生物多孔介质为例:鞍形填料和玻璃纤维的孔隙率最大，达到83%~93%;煤、混凝土、石灰石和白云石等的孔隙率最小可低至2%~4%，地下砂岩的孔隙率大多为12%~34%，土壤的孔隙率为43%~54%，砖的孔隙率为12%~34%，皮革的孔隙率为56%~59%，均属中等数值。动物的肾、肺、肝等脏器的血管系统的孔隙率亦为中等数值。

由此可见，不同类型的材料，其孔隙率存在较大的区别。即使是同一种材料，不同的制备方法得到材料的孔隙率亦不同，其性能表现也会存在较大的差异。因此，如何表征材料的孔隙结构十分重要。

二、测定方法

多孔复合材料孔隙率检测方法主要分为破坏性检测方法和无损检测方法。破坏性检测方法主要包括:密度法、吸附法、压汞法和金相试验法等，无损检测方法包括:声发射检测技术、工业检测技术、微波检测技术和超声检测技术等(图1)。

（1）称重法

称重法的原理是根据材料被某种合适液体(如水等）浸湿前后重量变化，来确定该材料的孔隙体积。材料的骨架体积可以通过原材料密度和干重量获得，则该多孔材料的孔隙率可以用下式进行计算:

p=v_1/v_1+v_2

式中，v_1为材料的孔隙体积,v_2为材料的骨架体积。

（2）密度法

密度法的基本原理与称重法类似，如下面的公式所示，只需要知道原材料的密度和表观密度，就可计算得到其孔隙率。其中，表观密度可根据外观体积和质量计算获得。

P=p_2-p_1/p_2

式中，p_1为多孔材料的表观密度，p_2为多孔材料的密度。

（3）气体吸附法

气体吸附法（BET法)主要是利用毛细凝聚现象和体积等效代换的原理，在假设孔的形状为圆柱形管状的前提下，建立毛细凝聚模型，进而估算样品的孔径分布特征及孔体积。通过测量样品在不同压力条件下的凝聚气量，绘制出其等温吸附和脱附曲线，通过不同理论方法可得出其孔体积、孔径分布曲线，进而分析计算其孔隙率。

气体吸附法根据所测孔径范围的不同又可分为氮气吸附和二氧化碳吸附两种方法，前者主要用来测试2~50 nm的中孔和100 nm以上的大孔;而后者由于二氧化碳在实验条件下比氮气扩散速度更快，更易达到饱和吸附，主要用来测试小于2 nm的微孔孔隙。

（4）压汞法

压汞法可以测定多孔材料的孔径大小、孔隙体积，从而计算出孔隙率以及孔径分布。压汞法它是基于水银对固体表面具有不可润湿性，只有在压力的作用下，水银才能挤入多孔材料的孔隙中，孔径越小，所需要的压力就越大。

关于孔隙率的测试方法，今天就介绍到这儿，希望能到大家~