介孔分子筛的孔结构表征及其分析

介孔分子筛的研究已成为当今材料科学研究领域的一大热点，而介孔材料的研究离不开结构表征分析。介孔材料的表征常用X射线小角度衍射法（XRD）、气体吸附法、电子显微镜观察法等。重点介绍了这些表征方法对多孔材料的孔道有序性、孔形态、比表面积和孔体积及孔径等的表征分析应用，最后简单介绍了孔结构表征的新方法。     

多孔材料孔结构分形维数的研究现状

分形表征是多孔材料孔结构表征中的一种新兴的方法。通过构造分形几何模型，阐述了多孔材料孔结构分形表征中不同类型的分形维数。分析了现阶段研究中存在的问题，探讨了分形表征在多孔材料孔结构表征中未来的发展趋势。     

无机模板法制备多孔炭的研究进展

对无机模板法制备多孔炭材料的研究进展进行了综述,详细介绍了近年来沸石分子筛、介孔分子筛、无序中孔硅和天然粘土等无机材料作模板制备多孔炭的研究概况,并对其优缺点和应用前景进行了评述.无机模板法制备的多孔炭孔道均一、孔道结构排列有序,具有极高的应用价值.     

纳米多孔金的制备方法研究进展

综述了纳米多孔金的制备方法,详细介绍了去合金化法中基体合金的制备方法.结合纳米多孔金孔结构的检测与表征技术,讨论了纳米多孔金在研究过程中存在的问题及发展前景.     

多孔高吸水性树脂孔结构的体视学表征

探索了一种对多孔高吸水性树脂的孔结构进行定量表征的研究方法。在用扫描电镜(SEM)对发泡法制备的多孔高吸水性树脂的孔结构进行表征的基础上,将SEM照片转换为灰度图像,利用体视学中的禁线法则和德莱塞定律,通过关联测格覆盖得到了多孔高吸水性树脂的孔面积、孔周长、孔隙率等结构参数。在此基础上,利用分形几何的研究方法,得到了多孔高吸水性树脂的分形维数与形状因子等参数。通过所建立的表征方法,讨论了不同致孔剂加入量对多孔高吸水性树脂结构的影响。     

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。     

纳米多孔薄膜孔结构的非破坏性表征

对纳米多孔低介电常数薄膜孔洞率、孔径、孔径分布和孔洞连通性等孔结构的表征有助于理解薄膜的结构和提高其性能。近年来开展了利用与特殊X射线反射联用的小角中子散射、小角X 射线散射、椭偏测孔仪、正电子湮没谱和表面声波谱等非破坏性方法表征多孔低介电常数薄膜孔结构的研究。介绍了这些方法的基本原理,综述了利用这些方法研究低介电常数介质薄膜及其集成工艺的进展,总结了这些方法表征多孔薄膜孔结构的特征。     

无机盐对聚甲基丙烯酸缩水甘油酯互通多孔材料的结构调控

实现聚甲基丙烯酸缩水甘油酯互通多孔材料的结构调控,包括增加多孔材料的比表面积和调节孔径的大小,一直是聚合物材料研究的热点之一。采用高内相乳液模板法合成聚甲基丙烯酸缩水甘油酯互通多孔材料,通过扫描电子显微镜、氮气吸附脱附仪和压汞仪等对材料的结构进行了表征,研究了氯化钙(CaCl2)、氯化钠(NaCl)和硫酸镁(MgSO4)3种无机盐的类型及用量对聚甲基丙烯酸缩水甘油酯互通多孔材料比表面积、泡孔、窗孔及毛孔孔径的影响。结果表明:与采用二价无机盐CaCl2和MgSO4比较而言,采用一价无机盐NaCl制备的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯互通多孔材料具有较大的比表面积、较小泡孔、窗孔和毛孔孔径;随着无机盐用量的增加,聚甲基丙烯酸缩水甘油酯互通多孔材料的比表面积逐渐增大,而泡孔、窗孔和毛孔孔径逐渐减小。     

一种制备纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇多孔支架材料的新方法

采用乳化发泡-冷冻法制备了聚乙烯醇和纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇两种多孔材料.用SEM对材料进行了表征,结果表明所得样品孔径均匀,孔隙率高,且孔内外贯通,是一种新型的制备多孔材料的方法.文中还讨论了乳化剂op、聚乙烯醇、纳米羟基磷灰石、搅拌速度等因素对孔的大小和孔隙率的影响.     

蜜胺多孔材料在吸附领域中的应用

简述了蜜胺多孔材料的性能及其研究现状，重点介绍了蜜胺多孔材料的自组装法、微球法、发泡法、浸渍法、模板法等制备方法；同时针对蜜胺多孔材料存在力学性能差、强度低等缺陷，总结了包括添加致孔剂、物理改性、化学改性等方法，介绍了多孔材料的具体应用，展望了蜜胺多孔材料的发展前景和应用领域。     

多级孔材料研究进展

多孔材料具有孔隙率高、比表面积大、导热系数低、体积密度小及化学性质稳定等优点,在吸附与分离、催化剂载体、隔热材料、能量储存、传感器等领域拥有广阔的应用前景。基于孔直径的大小可将多孔材料分为三类:孔径大于50nm的大孔材料(Macroporous materials),孔径介于2～50nm的介孔材料(Mesoporous materials)和孔径小于2nm的微孔材料(Microporous materials)。但是,由于孔径的限制,这三类材料的应用均存在一定的局限性。多级孔材料兼具通透性好、孔隙结构发达、体积密度小、比表面积和孔体积大等优点,打破了传统单级孔材料孔结构单一的局限,因此越来越受到研究人员的关注。然而,多级孔材料在制备中仍存在较多问题。例如,其合成过程通常会涉及到两种及两种以上的方法,制备工艺复杂;现有的多级孔材料的制备成本高,孔结构难以控制。因此,研究者们主要从优化多级孔材料的制备工艺以及降低生产成本等方面入手,制备出孔径均一且可控的多级孔材料。多级孔材料主要有大孔-介孔材料(Macro-mesoporous materials)、微孔-介孔材料(Micro-mesoporous materials)以及含有两种或多种不同孔径的介孔-介孔材料(Meso-mesoporous materials)。大孔-介孔材料常见的制备方法有模板法、发泡法、溶胶-凝胶法及熔盐法等;微孔-介孔材料的主要制备方法有化学活化法、模板法和水热法等;介孔-介孔材料的制备方法主要有水热法、模板法、溶胶-凝胶法及自组装法等。本文综述了近年来多级孔材料的最新研究进展,分别对大孔-介孔、微孔-介孔及介孔-介孔材料的制备方法进行了介绍,并简要分析了未来本领域研究的发展趋势。     

3D打印制备多孔结构的研究与应用现状

多孔结构材料具有优异的物理、力学性能,应用领域广泛。目前,已开发出的多孔结构的制备方法种类繁多,然而仅少数可实现批量生产,大多数方法工艺较为复杂,并且在制备过程中难以对多孔结构进行有效控制,以致所得多孔结构仍存在某些性能方面的不足。3D打印技术的发展与应用为多孔结构的制备带来了新的途径,所制备的多孔结构可同时具备宏观孔隙和微观孔隙,其骨架及宏观孔隙可以根据需要进行设计。可用于制备多孔结构的3D打印方法主要有利用激光能量的选择性激光烧结法(SLS)、选择性激光熔化法(SLM)和激光近净成形法(LENS)等方法,利用电子束能量的电子束熔化(EBM)法,喷射粘结剂的三维印刷(3DP)法,材料挤出类中的熔融沉积成形(FDM)法和三维浆丝沉积(3DF)法,以及间接3D打印法。近年来,国内外学者对采用这些方法制备多孔结构开展了一定的研究,以期找到适合具体情况的3D打印方法及相应合理的工艺规范,从而提高制件的性能。采用SLS、SLM和LENS法,通过控制激光扫描轨迹和粉末烧结程度可以获得材料的宏观和微观孔隙。SLS法可制备的多孔结构材料种类较广,SLM和LENS法主要用于制备金属多孔结构。EBM法与SLM法类似,但EBM法需要在真空环境下成形,可用于制备Ti等活泼金属材料。适用于3DP法的粉末材料种类更广,可选用不同的粘结剂和相应的后处理方法,其工艺灵活性大。FDM法一般用于低熔点热塑性材料,通过熔融挤出而堆积成宏观多孔结构。3DF法以粉末浆料的形式挤出成形,适用的材料种类比FDM法广,得到的结构具有宏观和微观孔隙。FDM和3DF法的打印精度和孔隙尺寸受喷嘴打印能力的限制。间接法先利用某种便捷的3D打印方法制备出多孔结构原模,再将该原模经粉末冶金、浇注等方法制得所需的多孔结构材料,这样可以避免3D打印直接制备某些材料的多孔结构在结构特征方面受到的限制。上述这些方法中,由于激光和电子束的能量集中,故SLM和EBM法制备的多孔结构相对于其他方法更精细。3D打印制备多孔结构时孔隙的形成机理可以总结为:制件内打印轨迹未到达的区域形成的宏观设计孔隙、制件骨架内的粘结剂被加热分解或被溶解而去除后形成的孔隙、气体溶解在烧结过程中的熔融金属内形成的孔隙、激光扫描熔迹之间形成的孔隙、粉末颗粒间堆积空隙形成的孔隙。本文对3D打印制备多孔结构的研究与应用现状进行了综述,概述了制备多孔结构的几种主要的3D打印方法,总结了其孔隙的形成机理,介绍了3D打印多孔结构的应用现状,指出了未来需要开展的研究。     

磁性多孔碳材料的研究进展

磁性多孔碳材料同时具有磁性和多孔性质,其拥有丰富的孔道结构、高的比表面积、高孔容、良好的活性位点和磁性可分离等优异的性能,可以很好的解决多孔碳材料在应用过程中难分离回收等问题,因此,磁性多孔碳材料已经在吸附领域得到广泛的应用.按照孔径大小、磁性强弱以及组合方式的不同将磁性多孔碳材料进行了分类,并综述了近年来磁性多孔碳材...     

Sensor for Monitoring the Moisture in Porous Materials

A new principle of a sensor for monitoring of moisture in porous materials is presented. The sensor utilizes changes of the thermal conductivity of a porous structure when pores are filled with the air/vapor, water, or ice depending on thermodynamic conditions. A hot-ball method is used for measuring the thermal conductivity. The moisture sensor is made of the cylindrical core drilled from the parent material. The signal of the sensor is not sensitive to ionic radicals of the pore medium. The method of sensor calibration is presented, as well. Then the moisture sensor (hot ball) is inserted back into the drilled hole of the material to ensure that the porous structure of both the sensor and the investigated material are identical. Sensors can be made of porous materials in the range of porosities from 0.3 % up to 70 %. A simple device is constructed that allows monitoring of moisture in real conditions.     

Prediction of the thermal properties of lotus-type and quasi-isotropic porous metals: Numerical and analytical methods

The geometrical effective thermal conductivity of different porous materials is investigated based on two different approaches: the finite element method as a representative for numerical approximation methods and the mean-field method as a representative for analytical methods. Different pore geometries, i.e., cylindrical and spherical, and different arrangements of these pores, namely in different periodic ways and random distribution are considered. It is found that the relative conductivity is practically independent of the specific pore arrangement. Only the morphology (spherical or cylindrical) of the structure influences the conductivity.     

有序多孔材料的研究进展

有序多孔材料具有大小均匀、排列规则的孔道,从而在选择性吸收、分离提纯、生物医学、催化、新型组装材料等方面有着巨大的应用潜力.目前有序多孔材料主要包括氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锡、氧化锆等,综述了多种有序多孔材料的制备方法,并且重点分析了阳极氧化铝的形成机理.     

Synthesis of hierarchical porous materials with ZSM-5 structures via template-free sol–gel method

Interests are focused on preparation of hierarchical porous materials with zeolite structures by using soft or rigid templates in order to solve diffusion and mass transfer limitations resulting from the small pore sizes of zeolites. Here we develop a convenient template-free sol–gel method to synthesize hierarchical porous materials with ZSM-5 structures. This method involves hydrothermal recrystallization of the xerogel converted from uniform ZSM-5 sol by a vacuum drying process. By utilizing this method we can manipulate the size of zeolite nanocrystals as building units of porous structures based on controlling temperature of recrystallization, consequently obtain hierarchical porous materials with different intercrystalline pore sizes and ZSM-5 structures.     

纳米晶复合有序多孔材料的研究进展

有序多孔材料具有大小均匀、排列有序的孔道,并且其孔径在一定范围内连续可调,因此以有序多孔材料为模板,合成均匀负载的纳米粒子和有序阵列的纳米线得到广泛研究.综述了以氧化铝、氧化硅、氧化钛有序多孔材料为模板,合成纳米颗粒和纳米线阵列的方法.     

Macroscopic response and microstructure evolution in viscoplastic polycrystals with pressurized pores

This paper presents a finite-strain homogenization model for the macroscopic behavior of porous polycrystals containing pressurized pores that are randomly distributed in a polycrystalline matrix. The porous polycrystal is modeled as a three-scale composite, where the pore size is taken to be much larger than the grain size, and the grains are described by single-crystal viscoplasticity. The instantaneous macroscopic response and corresponding field statistics in the material are determined using a generalization of the recently developed iterated second-order homogenization method, which employs the effective behavior of a linear comparison composite to estimate that of the nonlinear composite by means of a suitably designed variational approximation. Moreover, consistent evolution laws are derived for the pore pressure, pore geometry, and the underlying texture for the polycrystalline matrix. The model is then used to investigate porous ice polycrystals under a wide range of loading conditions. It is found that the pore pressure evolution has a strong effect on the material’s response under compressive loadings. More specifically, the macroscopic response of the porous polycrystals can be categorized into three different regimes: (i) a texture-controlled regime at low triaxialities, where the materials behave like solid polycrystals; (ii) a porosity-controlled regime at high triaxialities, where the materials behave like porous untextured materials; and (iii) a transition regime at intermediate triaxialities, where the materials exhibit a more complex behavior. This work highlights the importance of accounting for the interplay between porosity and matrix texture evolution in describing the constitutive response of porous polycrystals undergoing finite deformations.