Способ измерения распределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям в пористом образце

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистицеских Республик(23) Приор рственных квмхтетСССРлам нзебретенхйи аткрытий итет -бликовано 05.05.79. Бюллетень17а опубликования описания 07.05,79.(72) Автор ы изобретен Ю. М, Вольфкович, Е. И. Школьников и В. Е. Сосенки нститут электрохимии АН СС(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОР ПО РАДИУСАМ И ПО КАПИЛЛЯРНЫМ ДАВЛЕНИЯМ В ПОРИСТОМ ОБРАЗЦЕИзобретение относится к технике исследования физических свойств веществ, а именно, к исследованиям структуры пористых тел и может. быть использовано в областях техники, где находят применение пористые тела, например катализаторы, электроды аккумуляторов и других химических источников тока, фильтры, строительные материалы и др.В основном изобретении по авт, св.543852 класса 601 1 х 1 15/08 описан способ измерения распределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям в пористом образце, Этот способ заключается в том, что при заполнении пор образца жидкостью или освобождении от нее исследуемый образец приводят в контакт с эталонным пористымобразцом и по достижейии капиллярного равновесия иЗмеряют количество жидкости в образце и эталоне. При изменении общего количества жидкости измеряют равновесную зависимость обьема жидкости в порах образца от ее количества в порах эталона, Из этой зависимости, а также из известной кривои распределения пор по капиллярным давлениям для эталона, получают искомые кривые распределения пор по радиусам или по капиллярным давлениям р" для исследуемого образца, Здесь р" =-26 соэ 6/г, где 6 в поверхностное натяжение, 6 - кривой угол смачивания, г - радиус порй 1.Этот способ не позволяет контролировать точность измерений, в результате чего могут иметь место погрешности в измерениях. Источниками погрешностей являются не установление состояния капиллярного равновесия, а также в ряде случаев некоторое изменение во времени структуры эталона или состояния его поверхности (например, за счет ее загрязнения), что приводит к изменению кривой распределения пор по капиллярным давлениям.. Целью дополнительного изобретения является повышение точности измерений.Цель достигается тем, что образец приводят в контакт не менее, чем с двумя эталонными пористыми образцами различной структуры, расположенными с различныхсторон от образца, а заполнение пор образцажидкостью или освобождение от нее осуществляют со стороны одного из эталонныхобразцов,Крйвь 1 е"раСпределеййя"пор по капиллярным давлениям должны иметь всю областьпор содержащихся в исследуемом образце,т: е. спектр радиусов пор и капйллярныхдавлений эталонов должен быть шире, чему исследуемого образца, чтобы его кривыераспределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям могли быть независимоизмерены при йомоши каждого из этих эталонов. После получения двух соответствующих кривых, например кривых распределенйя пор по радиусам, их сравнивают междусобой й если отличие между ними вполне" "дбпустимое, то результирующую кривуюполучают как среднюю между данными кривыми.Физическая сущность предлагаемогоизобретения состоит в следующем. В случае,20когда погрешность вызвана недостаточным"для- дбстижения равновесия временем выдержки образцов в контакте друг с другом,то при одностороннем отводе (или подводе)смачивающей жидкости с комплекта (илина комплект) контактирующих друг с другомобразцов обязательно будет иметь место неравномерное распределение этой жидкости"в"порах одинакового радиуса, но расположенных в разных образцах, Причем порыэталонного образца, со стороны которого З 0осуществляется отвод (например, путем ис-парения в окружающую среду при изоляции="от йее" всех остальных поверхностей комплекта) жидкости, будут менее затоплены,-чем соответствующие поры в других образцах, в частности, другого эталона, расположенного с противоположной стороны комплекта от исследуемого образца. Наоборот,поры эталона (открытого), со стороны которого осуществляется подвод жидкостив неравновесном состоянии, будут более затоплейы, чем соответствующие йоры в другом эталоне, закрытом от массообмена с окружающей среды. В результате соответствующие кривые распределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям дляисследуемого образца, полученные по двумэтим эталонам, будут закономерно отлйчаться друг от друга. При достаточной же длядостижения капиллярного равновесия выдержке образцов в контакте друг с другомэто отличие практически исчезает, В случае, 50когда погрешность измерения вызвана изменением во времени структурных или поверхностных характеристик эталона, то совершенно ясно, что такое изменение не может быть одинаковым для двух эталонов,55"имеющих разную структуру, так как процессы, приводящие к этим изменениям (агломера ция мельчайших частиц, приводящая к укрупнению пор, адсорбция поверхностно- активных веществ из окружающей среды и т. д.), сами зависят от структурных свойств пористых эталонов. Это различие в изменении структурных и поверхностных свойств эталонов, если оно имеет место, обязательно приводит и к различию в полученных с их помощью соответствующих кривых распределения для исследуемого образца. В этом случае для получения правильных кривых распределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям эталоны более тщательно промываются инертными для материала эталона растворителями или заменяются на новые.Пример. Для испытания способа измерения распределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям был взят металло- керамический титановый образец, который яв,чяется достаточно прочным и неамальгамирующимся. Эти качества необходимы, чтобы получить правильную кривую распределения пор по радиусам методом вдавливания ртути (ртутная порометрия). На чертеже изображены в координатах Ч - 1 д г интегральные кривые распределения пор по радиусам, г/Ч - доля объема пор от объема всего образца (для исследуемого образца, измеренные следующими способами: а) кривая 1 уточки) получена методом ртутной порометрии; б) кривая 2 получена способом основного изобретения путем испарения воды относительно одного эталона ( 1), полученного прессованием под давлением 200 кг/см платинового порошка и спеканием в течение 30 минут при 700 С. Этот эталон ранее использовался в течение 8 месяцев и перед каждым употреблением промывался этиловым спиртом при комнатной температуре; в) кривая 3 получена предлагаемым способом как средняя из двух кривых, полученных испарением воды относительно эталона1 и эталона2 (при этом максимальное отличие этих кривых друг от друга составляло 6,2% по величине Ч). Эталон2 изготавливался путем прессования под давлением 400 кг/см иридиевого порошка. При проведении измерения эталоны помещались по разйые стороны от измеряемого образца. Оба эталона перед употреблением промывались этиловым спиртом при комнатной температуре; г) кривая 4 (кружки) полученатак же, как и кривая 3, но перед измерением эталоны были более тщательно вымыты - сначала кипящей смесью этилового спирта с серным эфиром, затем концентрированной серной кислотой, а затем дистиллированной водой (при этом кривые, построенные относительно эталона1 и2, отличались между собой на величину не более 1%).Применение способа обеспечило контроль за точностью измерения, который позволил выявить ошибку, связанную с неустановле661307 формула изобретенияСпособ измерения распределения пор 1. Авторское свидетельство СССР по радиусам и по капиллярным давлениям 15543852, кл, б 01 1 Ч 15/08, 1975,05 5, г 4 Составитель Л. Свешниковав Техред О. ЛуговаяТираж 1080И П И Государственного комитетапо делам изобретений и откры5, Москва, Ж - 35, Раушская наППП в Патент, г. Ужгород, ул. Корректор М, ПожоПодписноеСССРийд. 4/5роектная, 4 дактор А. Абрамаказ 2428/38ЦН 11303филиал нием капиллярного равновесия, а также вызванную загрязнением поверхности эталонов, Этим способом была получена кривая с ошибкой менее 0,5% после тщательной отмывки эталонов. 5В данном примере специально для иллюстрации кривые 2, 3 и 4 были измерены полностью, хотя для контроля за точностью достаточно было измерить по несколько или даже по одной точке на кривой. Это говорит о простоте и быстроте осуществления конт 10 роля. в пористом образце по авт. св.543852, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, образец приводят в контакт не менее, чем с двумя эталонными пористыми образцами различной структуры, располагаемыми с различных сторон от образца, а заполнение пор образца жидкостью или освобождение от нее осуществляют со стороны одного из эталонных образцов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе