在1921年首先由Mr.
Edward Washburn引入了汞渗透孔隙率的概念。
到了1945年Ritter 和Drake发表了两篇文章,才使人们对于采用汞渗透法测试大孔直径产生了更大的兴趣。他们的文章,全面阐述了针对各种有孔材料,分析获得大孔分布的汞渗透法的研究成果和应用方法。
在1959年由Winslow 和Shapiro研制出第一台商用压汞仪,极大促进了汞渗透孔隙率方法的应用和研究。美国麦克公司在1966年研制出第一台小型桌式压汞仪9300, 之后陆续发展了五代产品,分别是AutoPore9300, 9200, 9400, 9500,
9600。
Ritter
和Drake在他们的文章中同时提出了压汞渗透法的各种可能的误差源,和他们的影响程度。当用Washburn公式, 进行孔径计算时,提出了一些假设条件。例如测量出汞的表面张力和接触润湿角值(θ)。在当时人们运用早期的知识,认识到需要了解汞的表面张力和接触角对孔径测量的影响。当如果无法获得准确值时,
至少要选用非常接近的近似值。
用于孔径计算Washburn公式,也反应了在一定压力(P)下, 测量出浸入孔中汞的体积增量。孔直径与压力的积是个常量(K), 即:
http://s8/mw690/003gHyPZzy6Xh2xKtmL17&690
产生一个转换因子,用于计算特定孔直径(um)单位下,压力单位是:psia,界面接触角(θ)为130°,计算出常量为:
http://s9/mw690/003gHyPZzy6Xh2Aw9C018&690
当压力单位为:Kg/cm2,
重新计算出孔直径转换因子为
http://s10/mw690/003gHyPZgy6Xh2Hnyc1e9&690
如果孔直径单位为埃(Ǻ),
因子即:
http://s15/mw690/003gHyPZgy6Xh2Jb7vUce&690
若假定在分析过程中,汞与样品之间,汞的表面张力𝛶和界面接触角θ保持不变。或者对这两个参数分别测量。通常选择一个近似的约定值,用于在压力下浸入体积值,转换为孔大小的分布。
如果所用值存在误差时, 很有必要建立一个评价其误差影响的方法。
为了达到这一目的,进行如下的统计计算。
例如:当接触角为:130°, 常量K随着表面张力的变化如:表1的第三列所示。如果把表面张力由484 dynes/cm改变为473 dynes/cm时,会带来常量K由180至176之间的改变,会带来2.2%的变化量,这是相对比较小的变化量。而改变接触角会带来相比较更大的变化量和孔直径的偏差。
例如:如果接触角降低10°,由140°降低至130°,而常量的改变以及孔直径的偏移会达到近似20%。
http://s3/mw690/003gHyPZgy6Xh2LJZ9E52&690
http://s10/mw690/003gHyPZgy6Xh2N4GLf89&690
当表面张力变为484 dynes/cm,接触角为:130°,常量K=180。 如果接触角变为140°,则常量K=215, 计算出的孔径会增大16%。相反用常量K=180,计算值会带来大约变小19%。 由选择𝛶,θ,带来的误差量值,可以由表II进行了说明。在三个压力下,可以快速评价误差源影响程度。图中1.8pisa压力下,表面张力和接触角的影响结果。图中的两条曲线反映了使用最多的两个表面张力的变化曲线,可以分别改变两者值,比较对孔径偏差的影响效果。在水平轴方向上,孔径的变化量是最大的。当选择接触角分别是130°, 140°时,进行比较的情况如图所示。
http://s2/mw690/003gHyPZgy6Xh2PcH3rd1&690
在实验室对相似样品测试结果的评价和控制管理时,
一方面关注孔径重复性和准确性,另一方面更关注和合理选择𝛶和θ。
当比较其他测量方法,例如:显微镜法,氮吸附法等等。如果希望获得精确的孔大小的数据。
那麽汞与固体表面之间界面接触角,应当直接测量出准确值。这可以改善计算精度。
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