微粒描述特性 - 供應商數據現代方法由 Micromeritics

包括的事宜

背景

微粒技術

古老技術

多孔性、顆粒大小和地質

氣載微粒

最佳顆粒大小

對數量比例的表面

多孔性

微粒系統的性能上的方面

評定的顆粒大小

顆粒大小

等同的球狀直徑

X-射線沉積作用

沉積作用速度被暫停的微粒

沉澱分析法

靜態光散射

分散模式特性

高分辨率有角檢測

液體固定的散射

電子感覺的區域

表面

分子水準面地區評定

吸附原理

密度泛函理論

毛孔範圍和數量

射擊和銲接

毛孔範圍

確定毛孔數量

多微孔的材料分析

密度

數量和密度確定

信包密度

容積密度

有效的表面描述特性

化學吸著

催化劑

化學吸著儀器

TPD、 TPR 和 TPO

溫度被編程的減少

溫度被編程的氧化作用

溫度被編程的化學吸著

靜態容量化學吸著系統

自動數據簡化

Nanomaterials

微孔、 Mesopores 和 Macropores

結論

背景

因為史前史人知道顆粒大小的重要在生產資源和商品的與期望屬性。 考古學的證據表明用於洞壁畫的油漆是混合物細致磨成粉著色材料,主要地碳、色土和赤鐵礦。 供以人員逐漸意識到添加被磨成粉的材料到黏土不僅改進了其實用性,但是改進了這個乾式法,減少的收縮并且更改了發生的船的特性。 也有使用某些範圍微粒的證據控制多孔性。

許多世紀,與沙子或石膏混合的細致分開的,被鍛燒的石灰粉末用於膏藥和黏合劑。 然後,大約 2000 年前,羅曼改善了在這種配方經過添加火山的 (火山灰的) 灰,生產優越水凝水泥用於建立許多結構仍然突出。

今天,由這些微粒合併或被生產的細致分開的屬於顆粒的材料和對象在到處關於我們。 頻繁地遇到的粉末包括水泥、石灰、肥料、裝飾性的粉末、食用鹽和糖、洗滌劑、浴和牙齒粉末、咖啡盛奶油小壺、發麵蘇打和許多其他家庭項目。 粉末並網不是那麼顯然的產品包括油漆、牙膏、唇膏、染睫毛油、口香糖、磁帶錄製媒體、許多醫藥產品、華而不實的雜誌蓋子、鋪地材料和汽車輪胎。

這樣每天項目像被熔化的陶瓷浴室裝置和粉末冶金學導致的許多小的金屬對象完全地遮暗他們的始發地作為粉末。 餐具金修整,例如,被啟動作為一粒仔細受控細致的粉末。 微波烹飪使用微粒技術。 這個慾望變褐微波烹調的一些食物通過包裹金屬化的聚對酞酸乙二酯 (寵物) 影片,優良包含吸收微波并且導致局限化的高溫的成顆粒狀的金屬材料的材料解決。

微粒技術

微粒技術的應用绝不被限制到商品,亦不是需要確定細致分開的材料屬性限於一個技術領域。 它在開採開始從發現多麼細致必須研礦石發行追尋的礦物。

古老技術

考古學項目的詳細實際研究表明這些進程在古老時期知道。 細致的陶瓷人工製品指示處理自然發生的岩石和礦物知識對控制純度以及在黏土、釉和顏料的粒度分佈。 用於裝飾金字塔和迫擊炮的膏藥使用由羅馬泥工指示對顆粒大小的相似的關注。

多孔性、顆粒大小和地質

今天,在用於有歷史的紀念碑的恢復前,石灰石和砂岩多孔性在城市環境裡描繪的是為獵物來源并且與其惡化有關的期望的費率。 用於古老和現代和膏藥的迫擊炮幾乎全部欠其特性對石灰和補白微粒的適當的範圍的選擇。

地球科學家使用微粒技術解開本質的多種奧秘。

地質學家學習分碎岩石的質地特性提取提示向運輸,在這些岩石合併的細致的材料的排序和證言方法。 這提供關於自然事件和進程的歷史記錄的有價值的信息例如水流量、風、冰川移動和在這個沉積站點發生在 lithification 之前的海洋當前。

石油地質學家學習地層的物理特性深深在地球內為了確定這個域的能力和估計要求的這個工作成績取消石油。 海洋學者評定海洋沉積的特性提示的向其始發地以及確定其停泊的機械性能。 土壤科學家檢查接近表面的土壤的特性估計質量與農業生產相關。 許多物理特性對這些科學家的利益取決於材料組成微粒的特性。

氣載微粒

氣候學家牽涉到影響天氣的氣載微粒,并且歷史氣候學家學習在冰核心的微粒證言作為氣候類型的證據在千位的幾年。 氣候學家、古生物學家和其他自然科學家找到證據鏈接質量绝種與在保護從地面的太陽能,啟動事件鏈摧殘植物群和動物區系全世界的上部大氣層的過量的微粒。 土木工程師學習表層下土壤的粒度估計承重功能。

環境保護者必須認識吸附能力例如碳粒子為了防止有害的蒸氣換碼到氣氛。 他們必須也分析土壤確定危害物質溢出的滲透費率、擴散和留成特性。 這些變大塊特性,同樣,取決於組成批量項目貨簽各自的微粒的特性。

最佳顆粒大小

有最佳顆粒大小或者一個最至少小和最大的可接受的範圍,介入微粒的多數項目的。

花生醬和巧克力口味受他們的各自成份的範圍影響。 非常細致的無定形的硅土被添加到西紅柿醬控制其流。 配藥片劑在我們的系統溶化以取決於一部分費率顆粒大小和顯示的表面。 著色範圍控制油漆飽和和光華。 具體,牙齒裝填和殘破骨頭轉換的設置時期進行與顆粒大小和表面風險符合。

那些材料,特別是膠,在水中不溶化,然而吸收水形成黏膠質大音階的第五音。 這粒粉末的顆粒大小確定散射的種類。 更大的微粒形成不連續的黏液,并且細致的粉末產生同類的散射。 前面是在瀉藥的一種有效成份,當在粘合劑時的後者查找使用。

對數量比例的表面

控制表面對數量 (表面對質量) 比例是操作的顆粒大小的一個原因。 別的是控制 interparticle 毛孔範圍和毛孔數量專門化的應用的。 例如,在 19 世紀之交,有的補白亞顯微毛孔範圍從硅藻土被修建了并且用於保留細菌。 然而,被展示感染微粒小於細菌可能穿過這些補白,導致 unfilterable 感染要素的存在的確認稱 ` 病毒的』。

多孔性

表面和多孔性作為顆粒大小的顆粒大小或表面和多孔性獨立功能是扮演重要作用在微粒技術的其他物理特性。 氣味去膜劑的效果取決於吸附的有效的表面在他們的。 布料雨衣並且其多孔性的織法的緊緊,對減速水滲透被調整,但是許可證航空和蒸氣為舒適通過。 吸附性的毛巾和組織,另一方面,容易地做有毛孔液體的該燈芯。 氈尖的筆技巧有一個不同的需求: 他們的孔結構必須拿著黏墨水,但是發行它,當壓縮。

彌補性裝置孔結構影響組織是否將附有。 有埃及的吉薩棉高原獅身人面像和多孔性之間的甚而連接數。 獅身人面像可能強制到顯示其真的年齡由於它做石頭的多孔性。 在可能產生時間安排回到其創建日期石頭的多孔性基礎上的風化進程的設計被建議了。

微粒系統的性能上的方面

微粒系統的許多性能上的方面來由於相對地很多表面顯示在其周圍。 問題細分,系統增量的熱力勢按比例與新的表面被創建的相當數量。 要求的這個工作達到新的表面是等於或大於在熱力勢的增量。 然而,熱力學定律指明系統將本能地尋找在這些情況下是可能的最低的熱力勢狀態。 系統的工作情況的研究在尋找此狀態的,和如何可以被操作和使用它是微粒技術域。

舉例證明這些首席的想法實驗如下是。 考慮一個容器油和水,浮動在這杯水上的油,最小面積和最小數量熱力勢表面分隔的二個液體階段。 添加工作到系統通過蒼勁震動在水和非常地被增加的油水界面的總表面被分散的油小滴的容器結果。 然而,當准許再突出休息,小滴比,從而減少表面自由能量的各自的小滴的表面的總和連接對表單越来越大下落油,有的其中每一較少表面形成它。 此工作情況繼續,直到最小的界面達到,即,浮動在水上質量的油一個質量。

這個系統可能通過添加將被吸引對油小滴表面,因而降低熱力勢這些表面和抑制的表面活化劑操作

或者禁止他們的結合,當鼓動能源輸入停止。

被使用的這個結構達到在上面的例子的中的最低的能源是通過問題的相互吸引力。 此未指明的吸引力通常指 van der Waals 強制。 它提升被命名物理吸附 (或 physisorption 的) 現象并且對表面張力和結露也負責在液體。 在高溫表面能可能被電子共享和與創建這種現象的氣體原子的化學價接合減少叫作化學吸附 (或化學吸著)。 被舉例了證明,某些這種吸引力可以被表面活化劑的添加減少,提升什麼稱二重層現象。 這些術語再出現於部分和章節按照。

評定的顆粒大小

明顯地,與顆粒大小相關的所有特殊屬性,表面屬性和孔結構不可能達到沒有準確的評定的平均值。

顆粒大小首先在古埃及粗暴地很可能被評定了。 通過一塊粗礪的布料被篩可能的生存壁畫顯示地面糧食編織蘆葦對去除進一步研的大位。 當從前時無疑地被認可了研對越来越小的範圍顯示了累進更多表面并且促進解散,真估計顯示的區的區域和結果因此在 18 世紀有了其仅起始時間。

這是發現木炭被加熱然後冷卻,不用對的暴露航空將佔去幾個時間其航空的自己的數量在隨後的風險。 那在木炭熟讀佔了許多氣體增加由其在他們的結露,并且對不同的程度的所有固體被陳列的吸附現象 19 世紀中葉之前瞭解那。 從那來認識氣體吸附評定可能產生關於固體實際表面和孔結構的信息。

繼續的實驗及早在與加熱首先被吸附然後取消的氣體的 20 世紀表示更多比物理吸附例如介入。 例如,去除從碳發現氧氣不是純氧,然而包含碳氧化物。 這建議二個進程在固體的氣體增加介入: 如使用以上,產生標識物理吸附介入被命名化學吸著的一個化學反應的一純粹地實際字符和一个。 當適當的表面結構和條件存在時,相鄰用化學方法吸收的原子互相變得易受回應表單新的化工種類。 我們現在知道的這是催化劑的活動。 今天,化學家和化學工程師剪裁催化劑毛孔範圍和表面屬性從縮短生產一切到汽油。

提供定義顆粒大小的幾個參數的定量評定,表面、毛孔範圍和數量,出現活動,對象密度,并且一些個其他專門化的主題是儀器的目的并且為 Micromeritics 聘用服務。

以下詳細資料什麼是確定的,當每個評定用 Micromeritics』儀器時做。

顆粒大小

如果所有微粒是範圍,他們的範圍將是明確地由他們的直徑或半徑定義的。 如果立方體,沿一個邊緣的長度是典型的; 如果若乾其他正常形狀,另一相等地適當的維數可能被選擇。 不幸地大多數微粒是相當不規則的,并且 「範圍的」一個任意定義是唯一的手段,每個微粒的詳細考試短小。 而且,微粒的每收集包含,通常指粒度分佈許多不同的範圍微粒。 因此顆粒大小的一個實用的定義在相對地短的時間必須允許很大數量的微粒被檢查。

等同的球狀直徑

什麼被命名等同的球狀直徑最好符合一個未指明的評定的要求。 範圍相等意味著這條 「直徑」被分配到一個不規則形的微粒是直徑和相等地正常運行的那範圍一樣,當兩個顯示在該同樣進程時。

有確定質量與微粒的一收集等同的大小分佈的許多手工和自動化的技術。 選擇這個最適當的技術是重要的在獲得可靠的數據。 技術不是優越在所有應用。

X-射線沉積作用

MicromeriticsSediGraph 顆粒大小分析程序評定平衡速度的配電器結算通過液體的微粒受重力的影響。 昇火』法律與球狀微粒的微粒直徑涉及這些速度。 儀器確定微粒的結算的速度并且適用昇火』法律確定直徑。 它因而評定非球形的微粒根據同一材料的範圍的直徑結算在同一速度,即,它確定等同的球狀直徑。

用於製造過程的多數粉末混合到或配製與液體。 如果微粒直徑知道,預測這樣混合物工作情況是可能是成功的。 因為微粒大小由沉積作用技術的在液體也介入分散粉末,這個分析在原處根本執行。 當估量由沉積作用技術時,此福利也延伸到海洋泥沙和沉積,取決的固體的證言的研究於他們的沉積作用速度於液體,一個根本評定。

沉積作用速度被暫停的微粒

沉積作用速度被暫停的微粒可以得到通過評定沉積的數量導致作為時間功能或通過評定懸浮中依然是與時間的微粒的濃度。 這個後途徑數學上是更可取的和由 Micromeritics 使用。 此途徑被實施的儀器設計使用低能源 X-射線射線評定質量濃度根據暫掛的透射率相對暫停的液體。 X射線輻射波長的透射率是仅功能的被暫停的微粒的質量濃度。 倫琴射線束是非常縮小的在垂直的維數,并且,因為它不干擾暫掛它構成理想的評定的探測。

小顆粒相當遲緩地結算在重力下。 要避免將要求評定兩的久結算時間越大,快速結算微粒和越小,慢結算的一个,包含微粒的這個細胞向下移動與時間相對倫琴射線束。 整個細胞在幾分鐘內因而瀏覽,并且顆粒大小解決方法一樣迅速地達到像可能獲得了通過分離這個細胞,但是,不用轉動的要素的機械複雜化。

沉澱分析法

大多分析進程被自動化減少或消滅操作員錯誤,因而保證反覆性和增殖率結果。 作為示例,這個細胞的移動是計算機控制的像範例和沖洗的簡介它,當這個測試被做時。 按任何順序將自動地選擇然後分析的輔助部件許可證多個範例希望。

搽粉的材料有從 0.1 的直徑到 300 mm (測微表) 可以評定與 1 質量百分比精確度在整個範圍範圍的提供了三個標準滿足: 微粒比他們被暫停的液體一定密集; 微粒必須分散,或者请免於中斷互相,在液體; 并且微粒比液體必須吸收更多 X-射線,以便與液體的足够的對比被創建。 最後標準一般意味著材料必須包含有的要素極大原子數比 11 (鈉)。

粉末,特殊罰款一个,經常是難分散,即,请任意分隔到與每個微粒的各自的實體和沒附有一個或更多其他微粒。

除非這個被分散的狀態達到,由沉積作用的就此而言顆粒大小評定,或者其他方法,可以非常地誤引。 非常地實現困難對分散劑粉末散射的 Micromeritics 開發了一系列的液體。

這些液體是可用的在含水和有機公式化。

靜態光散射

微粒的範圍可以也是確定的從他們分散光的方式。

此技術的最公用的應用是低角度光散射 (LALS)在哪些微粒集會由單色,連貫光的來源照亮。 這是 Micromeritics 使用的這個技術』 DigiSizer

在此儀器設計,透鏡確定,在這種情況下光分散在從所有微粒的一個特定角度在這個被闡明的區域在特定遠處將相交焦平面相對重點。 強度分散的光被評定在一定數量的預先確定的位置與一套散射角相應。 使用這些強度與轉接角度評定,米氏或 Fraunhofer 原理 (米氏原理一個特殊情況) 可以適用於解壓縮顆粒大小信息。 米氏原理預測強度在散射角的 180 度範圍的分散的光。 使用強度仅被評定在低角度 (<90 程度),微粒的範圍在大約 0.1 到 1000 mm 的範圍的可以是確定的。 米氏原理,在這個最嚴格的意義,仅適用於與特定和已知的光學性能的球狀,各向同性的微粒。 然而,米氏原理經常被運用於不正確地依照這個理論模型的微粒系統。 與沉積作用技術,顆粒大小報告作為等同的範圍。 一旦光散射,報告的數量與大小分佈是嚴密地再生產分散模式和被分析的那微粒集會一樣的那球狀微粒。

分散模式特性

關於顆粒大小和數量的所有信息位於強度與分散模式的角度特性; 因此,光散射特性的準確的評定對得到好顆粒大小數據是根本的。 MicromeriticsDigiSizer 一個唯一設計特點是使用高分辨率探測器列陣 (負荷耦合器件或 CCD) 評定分散的光。 空間的密度探測器要素是很極大的幾百萬個評定收集在 0 和 36 度散射角和角分辨程度的一些千分之一之間達到。 由於分散模式的對稱在測量面積,許多強度評定请是為同一個散射角,并且這些冗餘評定提供實時信號平均為。

利用 CCD 被獲取的另一個福利是適應各種各樣的光強度方法。 這是,因為 CCD 固有地是一個集成的設備而不是一個當前生成的設備例如光電二極管。 CCD 要素累計的充電與強度的產品是按比例入射光和曝光時間。 非常低燈強度通過允許久曝光時間評定,使用微秒風險,并且非常高光強度被評定。 此功能是重要在評定光強度可能變化在十個數量級的範圍的分散模式。

高分辨率有角檢測

區列陣允許的高分辨率有角檢測允許光纖軸 (中央, unscattered 光束的位置的位置) 在一小部分一像素要素,即,程度的一些千分之一內被確定。

此點表示分散模式被集中極軸的始發地。 相對此點,散射角可以由軟件分配到其他探測器要素。 如果任何機械或光學偏差造成光纖軸從零點移動,軟件及時地取決於它,并且探測器列陣動態地被重測圖,因而,機械對準線是多餘的。

一旦分散模式描繪為一套角度與強度數據,最後一步將確定嚴密地將再生產被評定的分散模式微粒的範圍和數量。 這由適合對數據的理論模型的一個迭代進程完成使用非負最小二乘法。

液體固定的散射

適用於沉積作用技術和 SediGraph 關於液體固定的散射的同一個警告也適用於微粒大小通過靜態光散射。

除非微粒分隔,一個真的質量與大小分佈不可能達到。

然而,在有些應用,這個目的可能將學習散射或絮凝特性。 在這種情況下,重新傳布系統例如 DigiSizer 的液體範例操作系統的範例提供同一個範例的大小分佈特性可以重複評定作為在研究下的進程演變的方法。

電子感覺的區域

電子感覺的區域 (ESZ)技術,亦稱犁刀原則,由微粒在以前討論的二個技術分析範例微粒而不是檢查微粒集會如執行。 MicromeriticsElzone 分析程序使用此技術計數和估量微粒。

由 ESZ 技術要分析範例,範例材料同類地被分散的暫掛在一個電解解決方法準備。 有最短路徑長度小的開口的一支管在暫掛,確定在開口的兩邊電極被淹沒。 泵設立電解質流通過開口,提供二個電極和小的電流之間的一個導電性路徑被設立在他們之間。 電解質和微粒穿過開口。 當他們輸入管口,微粒,是绝緣的,妨礙電流流。 這在開口創建一個電信號按比例與微粒的數量。 每個單個微粒根據數量計數并且被分類,因而引起數量頻率分佈。 如果微粒認為球狀的,則微粒直徑可以是確定的從數量。

因為送進管口的兩個或多個微粒在接近的連續將導致一個不正確的信號,微粒的濃度在電解質的非常稀釋。 然而,統計概率指明微粒巧合在管口偶爾將發生,因此巧合更正程序被建立到這個軟件為這樣活動更正。

ESZ 技術是可適用的對各種各樣的範例材料包括植物和動物細胞。 當需要確定時,是特別有用的微粒的編號配電器由範圍的。 ESZ 也是微粒大小一個非常高分辨率方法。

表面

有顆粒大小和表面之間的一個倒數關係。 多維數據集在邊緣的一厘米有表面 6 cm2。 如果這個多維數據集分割到有更小的多維數據集 0.1 cm 邊緣有 1000 更小的多維數據集,并且總表面積將有成為的 60 cm2。 因為不規則的微粒闖進與範圍和形狀的範圍的更小的顆粒此理想的關係是不太可能遇到。 實際微粒任何範圍,如果檢查在一分子等級,顯示平面地區,但是他們也可能包括格子畸變、脫臼和鎮壓。 這意味著微粒實際顯示的表面是更加極大的 - 有時非常更加極大 - 比將被計算假設所有一幾何形狀。

分子水準面地區評定

Micromeritics』提供的表面儀器的幾種類型允許表面的確定在這個分子級別由一條低溫等溫線的評定。 在這個範圍的上端是多用途,複雜的部件能够提供及時的結果為質量管理和研究與開發需要。 中等長度範圍儀器包括那些高處理量、日夜不停,可靠的服務質量的和產量控制目的。 在低價是為偶爾的用量的耗費小,半自動和手工儀器。 除表面之外的屬性可以是確定的從這些儀器提供的數據 - 化工活動和孔結構是示例; 仅表面功能在此部分被描述。

所有這一類儀器由熱供應首先釋放濕氣和大氣蒸氣範例和撤離或清除與非吸附的氣體,通常氦氣或氮氣 (氮氣可能吸附在那些材料的室溫)。 然後範例溫度減少到那液氮、液體氬,或者另一蓄冷劑適當為了能將被吸附的氣體或蒸氣。 吸附的氣體在遞增劑量被承認在一個儀器設計 (靜態容量技術),不斷地,當這個範例在另一個設計 (可適應的費率技術) 允許和作為在一個流的混合物的一個要素與在寂靜的 nonadsorbing 的氦氣另一個設計 (動態或者持續流技術)。 被累計的氣體數量被吸附與氣體壓力數據在一個溫度然後被註標生成什麼稱吸附等溫線。

數據然後對待與氣體吸附原理符合到達這個範例的一個比表面區值。

吸附原理

從 20 世紀 30 年代是在使用中的并且是在使用中的古典吸附原理假設,氣體分子被承認在增長的壓下一份乾淨,冷表面表單一個第一層分子深深在表面在開始第二塊層前。 數據處理技術查找氣體的數量形成此第一塊層,包括的面積從氣體和氣體分子維數的分子的數量然後被計算。 實際上,被吸附的氣體分子不附有固定的表面和爾後不保持附有,而其他分子編譯在他們。 首先,有在是更加有吸引力的供氣分子和地區如此是較少的所有表面的地區。 什麼我們叫吸附確實是一個連續的替換的顯示在氣體分子臨時地位於固定的表面的和那些附近之間的在氣相。 分子的數量附有固體在所有即時增加,當氣體壓力增加,直到點被到達統計上考慮單層形成了的地方是合理的。 然而在一個平均情況的意義仅執行被吸附的單層確實存在。

多年來提供對古典設計的許多修改,在經驗主義或半經驗的基礎和其他基礎上的一些派生從熱力學或分子運動學說。 所有這些數據簡化方法有公用屬性仅適用於等溫線的某一細分市場而不是在全方位。 一個更加現代的途徑將從統計熱力學的基本原則開始,與最近可用的計算技術結合這些構件和尋找一個唯一或統一的理論模型可適用在這條等溫線的總範圍。 此途徑使用密度泛函理論,并且此原理的一次高效的實施由 Micromeritics 的一次計算上啟用此的迅速計算難處理的數據簡化任務。

密度泛函理論

密度泛函理論是分子系統確切的人口密度以特定溫度和壓可以數學上表示的方法。 當這個表達式為最低的能源時狀態解決,在平衡的人口密度配置文件被描述。 因為這個系統的能源必須採取到一個固定的基體的方面表面能顯示在分子系統,人口密度配置文件顯示分子多種層如何形成了并且臨近固定的表面。 此方法允許描述在壓的範圍的氣體吸附從最近零的到飽和壓力配置文件系列的購買。

越少複雜的 Micromeritics 儀器從古典原理啟動,但是其他,通過他們的軟件計算功能,可能與適用性的最近,普遍的吸附原理被限制向特定情況報告和範圍得到的由古典原理以及結果。 密度泛函理論可以使用與所有吸附等溫線。 然而,它最好使用與能够收集高分辨率低壓數據,因而,提供最優質的結果的更加複雜的儀器。

輔助設備為使減到最小的運算符介入和加速範例提供準備。 這包括去除毒氣的範例的部件用流的氣體方法或通過適用熱和真空。 一個液體 cryogen 存貯和轉帳系統為做更加方便供應所有儀器的範例蓄冷劑也提供。

毛孔範圍和數量

或者浸出進程經常將發現從擊碎的或研的運算和風化的固定的微粒有鎮壓、洞和漏洞 (共同稱毛孔) 在他們的結構內。 結露或結晶進程導致的固定的微粒可能包含,或者请獲取得一段時間以後,鎮壓沿晶界和在雜質被遮沒的位置。 微粒也傾向於同心協力或者遵守表單綜合或更大的附屬微粒,提升毛孔範圍的另一個級別。

射擊和銲接

黏附力加速在高溫和與壓的機械應用。 利用此屬性的工業生產方法稱生火一旦瓦器製造和銲接在粉末冶金學方面。 許多在工業品的毛孔因而是可比較的在維數與主要微粒。 在這些情況下毛孔的牆壁是微粒的顯示的表面,并且,毫不奇怪,這些毛孔可能陳列互相連接和極大的扭麴。 一些自然材料例如白陶土黏土和雲母發生作為更或較不順序的棧稀薄的牌照; 石墨可以也生產與一個相似的結構。 毛孔維數直角非常小在一個方向和相對地大對該方向。

毛孔範圍

毛孔範圍表示根據直徑 (或半徑) 空缺數目,假設它圓柱形或者完全作為這個寬度用一個更加通用的意義。 寬度毛孔少於 2 毫微米 (nm)或者 20 個埃單位 (Å),指微孔。

毛孔有從 2 毫微米的寬度到毫微米的 50 (500 个 Å) 稱更大的寬度 mesopores 和毛孔指 macropores。 所有鎮壓、裂痕、漏洞、通道等等的數量,在微粒內機體或的更大的對象是總毛孔數量。

Micromeritics 產品獲取詳細毛孔信息用二種方式:

•        1) 氣體吸附,和

•        2) 水銀闖入。

確定毛孔數量

毛孔數量鑒定的第一個技術凝聚在毛孔的氣體并且從氣體的數量派生毛孔數量 (被轉換成濃縮的液體數量) 要求了。 在上面介紹在表面評估,被描述惰性氣體承認了乾淨,冷表面首先吸附對單分子層根據古典觀點。 當飽和蒸汽壓被到達時,承認更多氣體造成層變厚到幾個分子的深度,并且,根本地,到無限厚度,即,變大塊的結露層液體。 如果,然而,這種固體是多孔的,以便它有內表面積,氣體的結露在最小的孔隙將開始和在批量結露之前累進裝載越来越大毛孔。

評定的毛孔範圍和數量的設備與那是相同的確定的在多數例程的表面。 什麼需要儀器是對這個冷卻的範例的氣體入場在對批量結露開始的點的第一塊被吸附的氣體層之外繼續。 結果的計算必須也現在佔氣體在外部表面繼續被吸附的被添加的複雜,當結露 在他們的牆壁上已經吸附了供氣在開始的結露前毛孔時的核心發生。

這基本上意味著這個計算在背面必須進行,好像它,在所有毛孔被裝載了後。 這如此是,因為這個假定所有毛孔被裝載可以為被添加的氣體的最後增量仅做,在批量結露發生前。 這些計算合併為毛孔使保持向下對大約 2 毫微米的凱爾文血絲結露等式 (20 个 Å) 直徑,即,下來對微孔區域。

多微孔的材料分析

有包含多微孔的材料分析對古典原理和另外的原理的許多修改。 下來對相當低壓需要準確的評定。 Micromeritics 容量物理吸附儀器由大多這些技術裝備執行毛孔直徑和數量分析和報告結果。 與高真空多頭管的那些部件是最可適用的為對微孔結構的詳盡的分析和為報告密度泛函理論計算。

第二個方式產品確定毛孔範圍信息的 Micromeritics 是由水銀闖入 - 強制液體水銀到毛孔和保留擊穿他們的這個數量的庫存。 水星有格外高界面張力并且弄濕仅一些材料,對弄濕的被定量的阻力由叫作交會角的參數。 當交會角比 90° 極大 - 時多數固體的水銀通常登記在 130° 和 150° 增加的外壓之間必須適用造成水銀擊穿累進越來越少估量毛孔。 相當高壓是必要裝載非常小的毛孔。 Micromeritics 製造二臺儀器,一有能力在壓上對 207 MPa (30,000 psia),造成毛孔直徑被裝載下來到 6 毫微米 (60 个 Å) 和其他用獲得壓的功能到 414 MPa (60,000 psia),裝載毛孔直徑下來到 3 毫微米 (30 个 Å)。 並且提供評定的交會角一個設備。

範例材料首先撤出然後淹沒與在被命名透度計的一個主要玻璃設備的水銀。 壓水力施加於在透度計的水銀並且關於這個範例。 隨後的滲透到毛孔裡由在電子電容上的一個變化跟蹤,登記水銀滲透的毛孔的數量; 壓力傳感器評定對應的壓。 毛孔直徑和各自數量被計算從此信息和從交會角的值。 作為毛孔直徑功能,每臺孔隙率計儀器存在結果作為總毛孔數量,毛孔區,中間和平均毛孔直徑,百分比多孔性,遞增和漸增毛孔數量和以列表形式。 也存在各種各樣圖形式數據。

密度

密度是所有問題一個散文的屬性。 它是該同樣數量的數量分開的問題的一個數量的質量。 準確地確定,密度顯示關於合金的構成,提供保留進程在控制下,顯示礦物身體的豐厚的信息和更多。 有三個密度與粉末相關。 绝對密度 (也被命名真或骨骼密度) 排除毛孔的數量和的 interparticle 空間; 信包密度 (有時叫松裝密度) 包括毛孔數量,但是排除 interparticle 空間; 并且容積密度包括毛孔數量和 interparticle 空間。 对粉末,後者更改與振動和應用的強制并且不是材料的一個固有特性。

一個非多孔對象的绝對和信包密度是相同的。 如果這個對象是一個相對地大多維數據集、範圍,或者其他正常幾何形狀,其數量不是難確定亦不是難其绝對 (和信包) 的密度計算。

在評定的困難變得明顯,當物質正在考慮中是不規則形狀時,并且,特別是當它也在小的位或粒子時。 這個困難增加,如果,另外,材料也有毛孔、鎮壓、空隙或者深刻的凹面地區。 绝對和信包密度在這種情況下有所不同,并且要求單獨技術估計。 绝對密度根據定義排除得以進入對外部的所有毛孔數量。 信包密度包括孔隙至表面的飛機。

數量和密度確定

Micromeritics 為確定绝對密度提供多個儀器,手工和自動,特別地。 他們接受各種各樣的樣本大小并且運行在氣體壓力的範圍。 所有使用氦氣氣體作為標準工質,但是其他氣體可以被使用。 在兩個,範例物質正在考慮中第一在已知的數量密封腔體安置然後顯示在高然後被發行的氣體壓力系列沖洗去大氣氣體和蒸氣。 其次,而不是放氣氣體以對氣氛的高的壓,它被釋放到已知的數量另一個房間。 在氣體的擴展前後,在兩個房間的壓是被確定的都。

這允許計算這個範例的數量,并且此數量部門到範例重量裡產生這個密度。 因為氦氣裝載所有露天場所包括那毛孔,這個結果是一個绝對亮度值。 通過削減關閉了毛孔到更小的部分和因而顯示更多毛孔的材料,一個绝對密度比重瓶可以也被使用評估開放和閉合的毛孔的比例。

信包密度

Micromeritics 也生產為確定信包密度的一臺儀器。 它在已知的數量和評定這個被偏移的數量一個可變的媒體起作用浸沒這個對象的原則或者對象,被評估。 媒體,而不是液體,阿基米德使用了,包括流動,細球狀微粒。 要保證小珠依照被評定的這個對象的外部等高,這個對象在包含兩個的磁道自由地翻滾它和小珠。 一個闖入的柱塞逐漸減少空間,直到建議的強制達到。 那裡柱塞運動暫停機構,當小珠變緊密關於這個對象是數量的評定小珠和毛孔的沒闖入的這個對象。 分開此數量成對象重量產生這個對象的信包密度。

對象的信包密度就其本身有時是巨大實用程序,例如在控制銲接運算。 其他有用的信息可以從信包和绝對亮度值被計算同一個對象的,即,這個對象的多孔性和特定毛孔數量。 這些後參數指示從催化劑基體的適合或一種含油的形成的產量潛在的許多事情。

容積密度

容積密度是定義粒狀,纖維狀和粉狀材料如何的這個參數在各種各樣的情況下包裝或統一。 認識其值是有用的在包裝,處理和發運產品所有方式從早餐食品的用水泥塗。 為評定的信包密度的 Micromeritics 儀器確定容積密度。 單獨被稱的,粒狀測試範例在它佔用的磁道翻滾,并且這個數量被評定在提前的柱塞應用的所有被預先選定的強制。 分開由這個數量的範例重量現在產生容積密度。 因而材料的變緊密的工作情況 - 被評定根據其容積密度 - 被設立。

有效的表面描述特性

物理吸附以前被描述了在 ` 表面下』。 它是在氣體和表面分子之間的一種相對地弱的吸引力。 化學吸著,相反,介入更加嚴格的固定氣體吸引力。

化學吸著

化學吸著是被開發了稱異種催化劑的一一些人造材料的基本類型。 沒有催化劑現代世界在肥料,配藥,合成纖維,溶劑,表面活化劑,汽油供應不足,并且其他燃料的深深內微小的畫廊,催化劑毛孔和洞發生支持我們的行業社團的化學反應。 作為一個特定示例,在一個陶瓷蜂窩結構的表面顯示的金屬銠是汽車排氣系統的重點。

催化劑

它如何變換氧化一氮致命的廢氣 (NO),并且一氧化碳 (CO) 到無害的氮氣 (n)2 和二氧化碳 (CO2) 裡是特點催化劑的活動。 在汽車排氣的高溫,一氧化碳束縛對銠表面。 當氧化一氮執行同樣時,它離解到氧氣和氮氣,并且被限制的氧氣起反應與一氧化碳對表單二氧化碳。 然後,當氧化一氮和一氧化碳其他分子登陸接近保持的被限制的氮氣時第二二氧化碳和氮氣分子被形成。

實用的催化劑描繪的是為有一高比表面區,即,區每個單位質量。 他們可能包括在非電抗,高表面的表面,加工困難的氧化物例如氧化鋁或硅土分散的細致分開的金屬。 其他金屬催化劑有一個開放,像概要的結構由於浸出複本位制的合金的一種金屬。 最新和最扣人心弦的催化劑被命名泡沸石。 他們包括主要鋁、硅和氧氣,但是主持各種各樣的其他要素。

他們是高度多孔水晶成脈絡與亞微觀通道。 被分類其他要素的可以被移動或替換和通道可以在大小上被修改的確製造泡沸石非常有用。

催化劑表面和孔結構明顯地對他們的工作情況至關重要。 兩個參數可以由以前被描述的儀器評定。

這些測試進行基本上如上所述,并且他們的說明不會被重複。 然而,因為催化劑表面是高度易反應的,并且可以由對的暴露修改氣氛,當從一臺儀器調用到另一個, Micromeritics 化學吸著儀器合併嚮使這些評定的提供在原處。 化學吸著評定的重要參數是: 有效的要素的區; 即,金屬散射有效的要素的什麼比例實際上顯示; 表面酸度; 并且酸站點力量。

化學吸著儀器

最簡單的化學吸著儀器使用的小,易反應的氣體的再現數量例如氫,氧氣、一氧化碳、二氧化硫或者氨被注射到流的運載氣體例如氦氣通過在範例催化劑的滴定法 (動態或者持續流) 技術。 被符合的導熱性探測器檢測順流氣體構成。 相同的易反應的氣體數量的被重複的射入做所有,大多數,一些,每脈衝都然後沒有用化學方法吸收。 這個漸增用化學方法吸收的數量通過合計被消耗的所有脈衝的比例派生。 金屬表面區、散射、酸度和其他重要參數從這個用化學方法吸收的數量派生,考慮到化學計量學的系數和氣體的本質并且金屬化包含。 單一射入定標或測試可以是實現的使用注射器或一個固定射入循環。 儀器的兩端的設計允許高處理量。 當範例準備在一個端口時執行,另一方面分析可以執行。

TPD、 TPR 和 TPO

通過添加到此儀器尤其包含一個可編程序的熔爐的輔助程序包,溫度被編程的解吸附作用 (TPD),溫度編程了減少 (TPR),并且溫度被編程的氧化作用 (TPO)測試可以是實現的。 當增加,溫度被編程的解吸附作用評估從催化劑被放出的氣體其溫度。 首先,這種催化劑 outgassed,減少或者準備。 然後易反應的氣體用化學方法吸收在範例表面的表面活性的站點上。 持續增長的溫度被運用於這個範例。 在某一溫度,熱能將超出鍵能,并且將發行這個用化學方法吸收的種類。 若不同有效的金屬存在或,如果有效的站點比唯一活化能有更多,這個用化學方法吸收的種類將放出在不同的溫度。

被放出的分子輸入惰性運載氣體流和被轉移對評定氣體含量的探測器。 氣體的有效的站點的數量被放出與化學計量學的系數和放出的溫度產量結合的編號和力量。 超出 1100°C 的溫度可以獲得。

溫度被編程的減少

溫度被編程的減少確定減少發生可減少種類和溫度的編號。 此分析由流的氫開始,通常以在惰性氣體流的 10% 濃度,在這個範例; 這個系統通常在周圍溫度。 在氧化物種類的減少氫消耗的相當數量隨著溫度的增加被監控。

溫度被編程的氧化作用

溫度被編程的氧化作用檢查催化劑可以被再氧化的區域。 首先,在這個範例的金屬氧化物減少到與氫的基本的金屬。 然後,當增加時,易反應的氣體,典型地 2% 氧氣,被應用於這個範例作為平穩的流範例溫度。

再次,氧氣被消耗的相當數量是由導熱性探測器監控的并且被定量; 這些測試確定減少的區域和這個被再氧化的種類的本質。

溫度被編程的化學吸著

溫度被編程的化學吸著回應可以利用另一個 Micromeritics 儀器類型較詳細地被學習。 如 在催化劑範例的惰性承運人射流,在它 outgassed 後,減少或者準備的儀器描述,易反應的氣體。 溫度編程了解吸附作用,減少,并且氧化作用研究進行如上所述。 此儀器設計,然而,允許測試從 subambient 到超出 1000°C。

在此儀器設計和以前被描述的那個之間的重大的區別是此後儀器類型的運算被自動化。 閥門、探測器和分析系統的其他重要內部元件為最小的死體積、最大回應和高分辨率設計并且被設計。

此外,通過合併可編程序的加熱器到閥門和內部排氣管裡,液體蒸氣例如吡啶和喹啉可以使用作為 chemisorbate 探測分子,不用損失由於結露。 此設計特點也實現附有一臺質譜儀或其他外部探測器,因而允許回應種類的身分被確定。 此設計最新的設計自始至終是計算機控制的,并且結果報告作為圖形和數據表格。

靜態容量化學吸著系統

Micromeritics 靜態容量化學吸著系統是與表面評定一道注意的靜態容量 physisorption 部件的版本。

當使用作為化學吸著分析程序,輔助部件在分析端口允許這個範例準備。 這消滅移動範例持有人必要性在準備和分析端口之間,將顯示這個範例在大氣汙染物。 不僅可能此部件為表面和毛孔範圍和體積分佈確定使用,但是它自動地也確定有效的金屬表面區,并且百分比金屬化催化劑材料的散射。

對範例的準備和分析通過一個圖形用戶界面處理對計算機系統。 範例準備使用流的氣體技術與氫氣,純或在一個惰性承運人,完全地減少在這種催化劑的氧化物。 完全去除殘餘的氫,在準備通過適用熱和高真空完成以後。 分析由這個靜態容量技術做獲得按照這種劑量的準確藥量起反應的氣體和嚴謹平衡。

第一個分析評定在組合的嚴格和弱相互作用。 重複分析在撤離以後評定只弱或者可逆,反應劑增加。

自動數據簡化

自動數據簡化提供關於有效的金屬表面區的完全信息,并且百分比金屬化散射。 分析日誌報告壓、溫度和數量用化學方法吸收加上每數據點的一個經過時間記錄。 包含首字母和重複分析曲線的劇情被生成。 區別劇情顯示化學吸著嚴格的要素。 它適合對百分比金屬散射的一個唯一增加編號和隨後的計算的計算的一條唯一直線。

Nanomaterials

納米技術期望在不久的將來導致大多技術創新。

「納諾」的稱謂指示一個按比例增減系數 10-9 (一十億分之一)。 納諾範圍微粒有至少一線性維數在毫微米範圍。 因為它要求大約 3 個 to10 原子 (根據要素) 跨過一毫微米,幾百個原子是關於納米顆粒的維數的限額。

而納米技術使用在新產品的發展的,此知識 Nanoscience 尋求獲取知識和瞭解 nanoscale 現象。 這些產品可以是改進的催化劑或材料與改進的力量、穿戴阻力、耐腐蝕性或者高溫耐力,但是,一般來說,他們是材料與改進的性能。 總體上, nanostructured 材料提供在大範圍的新穎的機會科學領域。

但是, nanosize 不是什麼在 nanomaterials 上吸引這樣巨大興趣,它是他們的屬性。 nanomaterials 屬性是與那些同一材料不同在這個宏觀縮放比例。 當材料減少到充分地小的範圍時,典型地少於 50 毫微米 (一些個分子),新穎的實際、化學製品和為新建應用程序提供機會的生物屬性出現。 此外,這些表面屬性可以為特殊應用被優選通過分子修改。 特性的更改或改進的根本性原因是增加的表面對數量比例和的量子作用增量優勢確定材料的光學,磁性,並且/或者電子屬性。 與 nanoscale 系統一起使用要求為操作,評定和控制範圍和屬性的特定工具。 也被設置的不同的知識,因為 nanoscale 現象涉及量子力學而不是經典力學對大規模通常就是這樣,材料要求。

微孔、 Mesopores 和 Macropores

Micromeritics 儀器用於 nanomaterials 的調查十年。 如前所論及,毛孔根據微孔有直徑較不比大約 2 毫微米的直徑被分類, mesopore 範圍從大約 2 毫微米範圍到大約 50 毫微米,并且 macropores 有直徑極大比大約 50 毫微米。

除毛孔體積分佈之外,總表面積可以也是確定的從氣體吸附。 不僅增長的表面對數量比例提高反應性,如以前注意,它也提高材料的效率在誘捕或存儲被吸附的氣體和蒸氣的。

是一個無損檢驗,氣體吸附是確定毛孔特性和 nanomaterials 表面首選的方法。 然而, porosimetry 的水銀也能够評定納諾維數毛孔。 以 30 kpsi 壓,水銀闖入到 5nm 直徑毛孔,并且在 60 kpsi,毛孔 2 毫微米可以被探查。

範例密度也是在 nanomaterials 的描述特性的一個重要的確定。

驚人數量的信息可以從此表面上簡單的評定被搜集。

例如,如果確定了單音尺寸散射的比表面範圍,材料的顆粒大小可以被計算,在每個微粒是同樣正常幾何 (典型地球狀) 條件下沒有任何多孔性, l 和。 程度材料的結晶可能通過比較這個被評定的密度也推斷與材料的理論上的水晶密度。

或許微粒大小形成在分析 nanomaterials 的最巨大的挑戰。

收回 nanoparticles 追尋的屬性是範圍從屬的和通常不戰勝,直到範圍減少了對少於 50 毫微米。 當大多小說屬性是範圍從屬的時,許多公用方法為 nanopowders 的生成使用了導致不同的大小分佈。 不僅有對範圍更加嚴密的控制的需要在生產過程中,那裡也是需要對於評定在低價的配電器一個快速,高分辨率方法 nanoscale 為了控制生產。

結論

微粒在確定自然和人造材料的特性扮演重要作用并且有對進程的嚴重的影響例如解散、吸附和反應速率。 在大部分案件,這些作用是這個範圍的功能,形狀、各自的微粒的表面或者多孔性或微粒的附聚。 這些微粒關連的特性一定是受控的為了優選期望作用,并且高效的控制要求評定。 這些同樣微粒特性是原因,結果或者在自然現象的一個決定因素。

在此類別,瞭解或開發而不是控制是更加可能的這個目的,并且,再,評定用於達到這個目標的根本情報。

正像此條款說明,可能有確定同一微粒維數的多個技術,并且中的每一有其好處和缺點。

選擇為這種應用是不相應的技術可能有對您得到評定的質量的深刻影響。

Micromeritics Instrument Corporation

來源: Micromeritics Instrument Corporation

關於此來源的更多信息请請參觀 Micromeritics Instrument Corporation

 

Date Added: Jan 20, 2006 | Updated: Sep 11, 2013

Last Update: 11. September 2013 07:30

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