Porozitás

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. április 6-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

A porozitás ( elavult munkaciklus [1] ) a pórustérfogat aránya a porózus test teljes térfogatában [2] .

Ez egy dimenzió nélküli érték 0-tól 1-ig (vagy 0-tól 100%-ig). 0 pórus nélküli anyagnak felel meg; A 100%-os porozitás elérhetetlen, de lehetséges megközelíteni ( hab , aerogél stb.). Ezenkívül a porozitás jellege a pórusok méretétől függően jelezhető: finom porozitás, nagy porozitás, stb. A porozitás jellege az anyag szóbeli jellemzője, meghatározása iparágtól függ.

A pórusok belsejében vákuum lehet . Ezenkívül a pórusokat meg lehet tölteni gázzal vagy folyadékkal, amelynek sűrűsége lényegesen kisebb, mint a mintaanyag valódi sűrűsége. Ebben az esetben a porozitás értéke nem függ az anyag valódi sűrűségétől, hanem csak a pórusok geometriájától.

A porozitás definíciója

A porozitást a következő képlet határozza meg: , ahol:

A minta térfogatát nagyméretű, zárt pórusú minták esetén hidrosztatikus méréssel [3] , szabályos alakú minták esetén méréssel határozzuk meg.

Az anyag porózus szerkezetének jellemzőinek mérési módszerei

A következő módszerek használhatók a porozitás értékelésére biotechnikai alkalmazásokban.

Folyékony extrudálásos porozimetria

Méri a pórustérfogatot, átmérőt, méreteloszlást a hőmérséklet-változások, a külső terhelés és a kémiai környezet változásai alapján, beleértve a légkör páratartalmának változásait is. Lehetővé teszi a hidrofób és hidrofil pórusok mérését.

Kapilláris áramlási porozimetria

Méri a pórusméretek széles skáláját, a pórusméret-eloszlást, a gázáteresztő képességet különböző hőmérsékleteken, terheléseken, különböző kémiai környezetekben, beleértve a párás atmoszférát is.

Permeametria

Különböző kémiai vegyületek gáz, gőz, folyadék behatolási sebességét méri széles hőmérséklet-, nyomás- és koncentráció tartományban.

Vízgőzáteresztő képesség elemzése

A páraáteresztő képességet a nedvesség, a hőmérséklet és a nyomásgradiens függvényében méri.

Vacuapore

A vízbehatolási poroziméter a süket, hidrofób pórusokat elemzi. Méri a pórustérfogatot, átmérőt, eloszlást. A hidrofób és hidrofil pórusjellemzők higanyporozimetriával kombinálva határozhatók meg.

Higanyporozimetria _

Méri az átmenő és vak pórusok térfogatát, átmérőjét, eloszlását.

BET- szorbtometria

Méri a felületet, a nagyon kicsi és vak pórusok térfogatát, sok különböző kémiai közeg eloszlását, kemiszorpcióját különböző hőmérsékleteken és nyomásokon.

Piknometria

Méri az anyagok abszolút és fajlagos sűrűségét .

Felmerülés és fogadás

A porozitás kialakulása a folyékony anyagban gázbuborékok képződésével és azok kristályosodása során történő rögzítésével függ össze . Például egy hegesztőmedencében az adott körülményektől függően olyan gázok, mint a hidrogén , nitrogén és szén-monoxid okozhatják a porozitást . A pórusok megjelenését és kialakulását az anyagban jelenlévő összes gáz együttes hatása határozza meg. A jelenséget azonban leggyakrabban a felsorolt ​​gázok bármelyike ​​okozza.

A pórusok megjelenése és kialakulása a gázfázis képződésének összetett folyamata folyékony közegben. Folytonos folyadékban a továbbfejlődésre képes, azaz a kritikus méretnél nagyobb gázfázisú mag kialakulása valószínűtlen folyamat. Leggyakrabban ezek a magok kis görbületi sugárral jelennek meg a határfelületen - a zárványok vagy magok kívülről belépnek a hegesztőmedence fémébe, és növekedni kezdenek, elnyelve a kémiai reakció során felszabaduló gázt.

Befolyás az iparban

Negatív

A pórusok belső, térfogati hibák . A nem tervezett pórusok ronthatják az anyag tulajdonságait: például kevésbé tartóssá, vagy korrózióra hajlamossá tehetik. De különösen a hegesztésnél a térfogati hibák nincsenek jelentős hatással a kötés teljesítményére. Ezért a hegesztési varratoknál megengedett a térfogati hibák tartalma, bizonyos méretig és mennyiségig.

Pozitív

A porózus anyagok tanulmányozása rendkívül fontos a tudomány és a technológia számos területén. Például a felhasznált anyagok és anyagok porozitási jellemzői befolyásolják a biotechnológiák hatékonyságát.

Az innovatív biotechnológiai termékeket és termékeket egyre gyakrabban használják az egészségügyben, az orvostudományban és a gyógyszeriparban. Például szövetnövesztő készítmények, gyógyszerszállító rendszerek a hatás helyére, implantátumok, sebkötések, artériás protézisek, szűrők a baktériumok testnedvektől való elválasztására, szervkultúra szubsztrátumok. Minden anyag teljesítménye a porózus tulajdonságaitól függ, mivel a porózus szerkezet szabályozza a biokémiai folyamatok áramlását és kinetikáját. Például az implantátumoknak jól meghatározott pórusmérettel kell rendelkezniük az erek számára a szövetnövekedés során. A kritikus méretnél kisebb vagy nagyobb pórusok megakadályozzák az erek növekedését. Biotechnológiai alkalmazások szempontjából fontos porózus jellemzők: pórusátmérő, legkisebb átmenő pórusátmérő, pórusméret-eloszlás, pórustérfogat, felület, a pórusok hidrofóbsága és hidrofilitása, gáz- és folyadékáteresztő képesség, vízgőz áteresztőképesség (vízgőzáteresztő képesség), diffúziós fluxus. A kémiai környezet, a hőmérséklet, a páratartalom, a nyomás/kompresszió/terhelés jelentősen befolyásolhatja a pórusszerkezetet. Ezért fontos tudni, hogy egy anyag porózus szerkezete hogyan változhat külső hatás hatására.

Alkalmazás

Használati példák

Példák az anyagokra

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Porozitás // Brockhaus és Efron kis enciklopédikus szótára  : 4 kötetben - Szentpétervár. , 1907-1909.
  2. ↑ Porozitás - cikk a Great Soviet Encyclopedia- ból . 
  3. ↑ levegőben és vízben mért testtömeg-különbség mérése alapján, lásd Archimedes törvénye