漂珠低密度水泥石的孔体积分形维数及其与孔结构和力学性能的关系

运用压汞法测试漂珠低密度水泥石孔结构参数、Menger海绵模型计算其孔体积分形维数,分析评价了漂珠低密度水泥石的孔结构分形特征,探讨了孔体积分形维数与孔隙率、孔比表面积、中值孔径及力学性能的关系。研究表明,低密度水泥石孔结构具有明显的分形特性,孔体积分形维数在3.25~3.69;孔体积分形维数越大,其孔隙度、孔比表面积、中值孔径越大,而抗压强度、抗拉强度越小。孔体积分形维数不仅在描述孔隙空间结构时更加具体,同时在一定程度上反映了材料宏观性能的相对优劣。     

掺珍珠岩水泥石孔分形维数及其与孔结构、强度的关系

通过压汞法测试不同龄期掺0-40%珍珠岩掺合料水泥石的孔结构参数,利用分形理论的相关知识研究这些水化物的孔体积分形特征,计算它们的孔分形维数D=3.3～3.5,分析并探讨该水泥石孔分形维数与孔结构参数、抗压强度之间的关系.结果表明水泥石孔分形维数与孔隙率、孔径、孔表面积有密切的关系,随着孔分形维数增大,孔隙率提高,孔径扩大、孔表面积增大,孔结构就越劣化,对应的材料抗压强度下降.因此孔体积分形维数可用于综合评定材料的孔结构特性.     

分形维数对芳纶纸基材料结构和性能的表征

对位芳纶纸基材料因具有高强度、高模量和轻量化等特性而得到广泛的重视和应用,这些特性与其多孔结构有着密切关系。通过压汞法对芳纶纸基材料的多孔结构进行了研究,以多孔材料分形维数作为结构重要的评价指标,探讨了分形维数与芳纶纸基材料的多孔结构和宏观性能之间的函数关系。实验结果表明,芳纶纸基材料的孔隙结构呈现明显的分形特征,分形维数D=2.0~3.0;分形维数越大,孔比表面积越大,孔隙率提高,孔径增大,孔结构就越复杂和劣化,对应材料的拉伸指数、撕裂指数和耐压强度均下降。分形维数可作为芳纶纸基材料多孔结构特性的综合评价指标,并且与其宏观性能的相关性良好。     

NaCl-Na_2CO_3熔盐介质中制备的镁橄榄石多孔材料的气孔分形特征

以NaCl-Na_2CO_3为熔盐介质制备了镁橄榄石多孔材料,采用压汞法研究了材料内部气孔的结构特征,利用SEM表征了材料的显微结构;采用综合热分析仪分析孔的形成机理,并在Menger海绵体构造模型的基础上,用分形理论对材料的孔径参数进行表征;研究了烧成温度与原料中盐配比对气孔分形维数的影响,探讨了气孔的分形维数与孔径分布的关系。结果表明,制备的镁橄榄石多孔材料内部气孔以6.6和66μm为界点,具有三重分形特征,其原因是材料内部气孔的成孔机理不同。原料配比中NaCl和Na_2CO_3的含量都为20%,经1 100℃烧后材料内部气孔的体积分形维数最小,为2.16895;此时材料内部孔径集中分布于6.6~66μm。     

膨胀石墨孔结构的定量研究

利用压汞法和图像分析法研究了膨胀石墨的孔结构,压汞法可测量膨胀石墨中微米量级以下的孔隙结构参数,对微米量级以上的孔可以利用图像分析法进行测量,膨胀石墨制备参数对膨胀石墨的孔结构有显著影响,其中插层电量越大孔径尺寸越大,孔径分布越宽;膨化温度越高,孔径尺寸越大,孔径分布也越宽。     

整体式载体的分形研究

整体式Al2O3载体结构实测结果表明,虽然不同组分、不同条件下形成的块体具有不同的结构,但孔隙尺寸均满足分形标度律,是一种分形.本文构造了整体式载体分形体,提出了整体式载体的一种分形模型--蜂窝分形体,导出了关联表面积和体积增量的分形表达式,并分析了表面分维数的几何意义.本文在测得载体孔径分布的基础上,利用该模型的表面积与体积增量分形表达式,从压汞法的实验数据,研究了整体式载体分维数:实验得到的比表面积、体积增量及样品制备条件、孔隙尺寸等性能与分维数的关系,与模型提出的结论符合得很好,此方法对优化制备条件与块状载体的性能有重要意义.     

基于二维SEM图像的介孔碳表面分形特征分析

将分形理论引入到介孔碳孔结构表征,基于SEM图像计算二维分形维数(D2)及三维分形维数(D3),并分析了分形维数与孔结构参数之间的规律.结果表明,D2及D3能有效地量化介孔碳形貌的差异,两者随形貌的变化一致,即D2越大D3也越大.当介孔碳的显气孔率相近时,平均孔径越小D2和D3越大,反映出介孔碳具有越多的细部特征和越粗糙的表面.     

多孔钨孔结构的测试方法

采用3种不同粒度的钨粉经过成型、烧结,制备了不同孔隙率的多孔钨。使用排液法、压汞法、扫描电镜测试了多孔钨的孔结构特征。结果表明:排液法和压汞法结合可获得多孔钨总孔隙率、开孔率、孔径分布、闭孔率等孔结构参数,结合扫描电镜测试可对多孔钨的孔结构进行综合评价。     

Dinger-Funk方程在优化水泥浆孔结构和强度中的应用

根据Dinger-Funk(D-F)方程确定的最紧密堆积模型设计水泥浆体组成材料粉体的配合比,用相关系数和欧式距离表征实际配比中粉体粒径分布与D-F方程的接近程度。采用压汞法(MIP)测试水泥浆体的孔结构,分析欧式距离和孔体积分形维数之间的相关性及二者对抗压强度的影响。结果表明:欧式距离与分形维数之间具有较高的相关性,相关性为85.36%;当欧式距离从85.65减小至57.42时,分形维数从3.17增大到3.21,抗压强度增大,最大增幅为27.77%;当欧式距离从57.42减小至37.61时,分形维数从3.21减小到3.03,抗压强度的增长幅度不明显。     

酚醛树脂聚合相分离热解制备介孔碳

采用酚醛树脂聚合相分离热解制备多孔碳, 用压汞仪和场发射扫描电镜对多孔碳性能进行表征, 同时研究了固化催化剂含量对多孔碳性能的影响. 实验结果表明, 制备得到的多孔碳的孔呈交联互通状且孔径分布较窄, 大部分孔分布在20～50nm之间. 多孔碳的平均孔径约40nm. 高固化催化剂含量使多孔碳具有更薄的孔壁及更高的显气孔率. 当固化催化剂含量为15%时, 多孔碳的显气孔率为54.3%. 胶凝速度以及体积收缩是改变多孔碳性能的两个因素.     

镍纳米粉的比表面积和孔结构研究

采用阳极弧放电等离子体方法制备了高纯镍纳米粉,利用X射线衍射(XBD)、透射电子显微镜(TEM)对粉末的形貌、晶体结构、粒度进行了表征。样品的N_2的吸附-脱附等温线采用静态表面吸附仪在液氮温度下(78 K)在气体饱和蒸气压力范围内测试。依据BJH理论模型计算探讨了样品的累积孔表面积、累积孔体积、孔径及其BJH脱附分布等性能。用图解法由等温吸附直线求出单层吸附量,利用BET吸附公式计算出样品的比表面积。结果表明,镍纳米粉的比表面积为14.23 m~2/g,粒径为46 nm。     

粉煤灰-偏高岭土基地质聚合物的孔结构及抗压强度

地质聚合物因其优异的力学性能、化学稳定性、耐高温等性能,在建筑、耐火、有毒有害离子固化等领域备受关注。本研究通过压汞法(MIP)、FT-IR、SEM测试分析了粉煤灰-偏高岭土基地质聚合物的孔径分布、凝胶结构及断裂方式,探讨了偏高岭土掺量对其结构与性能的影响。结果表明:地质聚合物的孔径分布随水灰比的调整存在大范围的变化,最可几孔径由几个纳米到100nm。当水灰比固定时,偏高岭土掺量由25%(质量分数)增加至60%(质量分数),地质聚合物中气孔均以凝胶孔为主,最可几孔径由40nm减小至26nm,总气孔率无显著变化,但有害孔的孔隙率明显由3.6%降至0.09%。偏高岭土掺量的增加,提高了凝胶相多元环结构中[AlO_4]的数目,使材料呈均匀化、致密化结构,尤其是改善了未反应粉煤灰颗粒与凝胶相之间的界面结合。偏高岭土掺量为60%时,裂纹在粉煤灰颗粒堆积气孔或薄弱界面周围的快速扩展得到有效控制,抗压强度显著提高,7d龄期时强度达到75.5 MPa。     

多孔和高分散材料比表面积、孔结构标准物质研究进展

多孔和高分散材料比表面积、孔结构标准物质在相应仪器设备的校准、分析方法的确认、产品质量的控制等方面具有重要的作用。本文中简述了物理吸附法、压汞法测量多孔和高分散材料比表面积、孔结构的基本原理以及国内外相应分析测量标准的现状,重点讨论了国外多孔和高分散材料物理吸附法和压汞法比表面积、孔结构标准物质的研究现状,指出了我国相应标准物质研制存在的不足以及今后应努力的方向。     

造孔剂对气体扩散阳极性能的影响

研究了气体扩散阳极,以活性炭、碳黑、PVDF、PTFE、造孔剂和催化剂为原料,采用热压成型法制备多孔气体扩散阳极.系统探讨了电极组成、造孔剂、活性炭粒径对气体扩散阳极透气性、孔率和电性能的影响.研究结果表明,采用质量分数为20%的氯化钠和80目左右的活性炭制得的阳极,其造孔效果和电化学性能最好.     

Pore structure in nickel created by ammonia at 873 K

Nickel spheres (of 0.76-mm diameter and purity 99%) were exposed to ammonia at 873 K for 140 h. The spheres were removed and examined using FEGSEM (Field Emission Gun Scanning Electron Microscopy) and compared with a fresh sample. Formation of a porous layer, several microns thick, was observed at the surface with a pore size distribution concentrated in the range 50–200 nm. Additionally, cracking occurred along the grain boundaries, in some cases reaching the centre of the spheres. Particles of alumina were also observed embedded in the surface of the spheres. Similar experiments with high purity nickel wire (99.999%) showed the same type of pore formation indicating that the observations for the spheres were not likely to be caused solely by impurities in the nickel.     

The relationship between pore structure and chloride diffusivity from ponding test in cement-based materials

In this study, the total chloride contents at different penetration depth were measured after the 90-day ponding test, and the Fick's second law of diffusion was fitted to the data to determine the diffusion coefficient of concrete. The porosity and the continuous pore diameter of the same mortar in concrete were examined with the mercury intrusion porosimetry (MIP) method. The continuous pore diameter was used to assess the connectivity of cement-based materials. The diffusion coefficients obtained from ponding test were compared and correlated with the capillary porosity (pore diameter between 30 and 10000 nm) and the continuous pore diameter from the MIP testing. A good correlation between the capillary porosity and the diffusion coefficient of concrete has been determined. The continuous pore diameter is linearly related to the diffusion coefficient of concrete.     

电化学阳极氧化法制备有序多孔材料的研究进展

阳极氧化法制备有序多孔材料具有工艺简单、孔径可控以及稳定性高等特点,具有广阔的应用前景.系统介绍了阳极氧化法制备有序多孔氧化铝和氧化钛的研究进展.重点介绍了阳极氧化法制备小孔径有序多孔氧化铝和氧化铝光子晶体的研究,特别介绍了有序多孔氧化钛膜的结构特点及该领域未来的发展方向.此外还简略介绍了阳极氧化法制备ZrO2、HfO2等有序多孔材料.     

球形孔通孔和闭孔泡沫铝合金的超声衰减性能

研究了球形孔通孔和闭孔泡沫铝合金在1 MHz～10 MHz的超声衰减性能.结果表明:泡沫铝合金的超声衰减性能决定于其孔结构;通孔泡沫铝合金的超声衰减系数α随着孔径d的减小、孔隙率Ps减小和比表面积Sv的增加而增大;闭孔泡沫铝合金的超声衰减系数α随孔径d的减小、孔隙率Ps的增加和比表面积Sv的增加而增大;当孔径d、孔隙率Ps相近时,闭孔泡沫铝合金的超声衰减性能优于通孔泡沫铝合金;在1 MHz～10 MHz二者是具有良好阻尼性能的轻质材料.其衰减机制为在弹性范围内超声应力波在具有大量孔隙界面的泡沫铝合金中的衰减.