專利名稱：泡沫鎳比表面積的計算方法
泡沫鎳比表面積的計算方法技術(shù)領(lǐng)域-本發(fā)明涉及多孔材料比表面積的計算，尤其涉及泡沫鎳比表面積的具體計算方法。
背景技術(shù)：
通孔泡沫金屬是一類性能優(yōu)異的多孔材料，其用途廣泛涉及流體分離過濾、流體分布、消音降噪、吸 能減震、隔熱阻火、熱交換、電化學(xué)過程、催化反應(yīng)工程和生物工程等諸多方面([l]BanhartJ. Manufacture, characterisation and application of cellular metals and metal foams. Progress in Materials Science, 2001, 46: 559-632; [2]劉培生.多孔材料引論.北京清華大學(xué)出版社,2004.)。泡沫鎳為典型的富有代表性的通孔泡 沫金屬，其于歐、美、中、日等地均已有規(guī)模化的生產(chǎn)，人量用作高效電池電極材料、催化劑載體材料以 及其他一些電化學(xué)過程電極材料，從而大大提高了對應(yīng)的工作效率。在這些應(yīng)用場合，都需要利用泡沫鎳 孔隙的表面作用，其使用性能強烈地依賴于孔隙表面的結(jié)構(gòu)形態(tài)和多孔體比表面積的大小。所以，此時泡 沫鎳的比表面積指標顯得尤為重要，其直接影響著多孔體的使用性能，是整個多孔部件的重耍參量。對于 多孔材料比表面積的測試，目前應(yīng)用的主要方法有氣體吸附法(BET法)、流體透過法和壓汞法等([3]劉 培生.多孔材料比表面積和孔隙形貌的測定方法[J].稀有金屬材料與工程，2006, 35(S2): 25-29)。在一些情 況下，由于方法、設(shè)備以及材料取樣等方面的限制，給測量工作帶來很大的不便，有時則根本不可能測量。 例如，上述方法難以測孔隙過大的多孔體(如孔隙尺寸超過1 mm)或比表面積過小的多孔體，也難以測 孔隙過小的多孔體。相對其他參量來說，孔率和孔徑這兩項總是多孔材料中比較容易測量或可以測量的參 量([4]劉培生，馬曉明.多孔材料檢測方法.北京冶金工業(yè)出版社，2005)。因此，利用孔率和孔徑這兩 項易知易測的參量來間接地求算泡沫鎳的比表面積，就具有良好的實際意義，但目前尚未發(fā)現(xiàn)這項工作的 公布。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用多孔材料易測參量來計算泡沫鎳比表面積的方法，這種計算方法可用 于對多孔產(chǎn)品比表面積不能或不便直接測試的場合。本發(fā)明提到的多孔材料易測參量是孔率和孔徑這兩項多孔材料最基本的參量，本發(fā)明針對的多孔材料 是泡沫鎳。從普遍的意義來看，本發(fā)明提出了一個計算多孔材料比表面積的方法。對于泡沫鎳，建立了一個多孔 體比表面積與孔率和孔徑這兩項參量的數(shù)理關(guān)系，該關(guān)系的具體型式如下Sv &「(1 -吖-(")] (1 -6fL 」式中& (cm2/cm3)為多孔體的比表面積，d (mm)和^ (%)分別為多孔體的平均孔徑和孔率，i^為取決 丁-多孔體的材質(zhì)和制備工藝條件的材料常數(shù)，"為表征多孔體孔隙結(jié)構(gòu)形態(tài)的兒何因子。利用多孔材料的孔率和孔徑這兩個較易測知的基本的參量，就可采用上式近似計算出泡沫鎳的比表面積。


圖1本發(fā)明方法成功計算的泡沫鎳(由電沉積工藝制備)。
具體實施方式
-實施例采用電沉積工藝制備泡沫鎳。其電沉積過程為清潔多孔的有機基體—導(dǎo)電化處理—電 鍍鎳—去除有機基體并燒結(jié)熱處理。其中多孔的有機基體使用聚醚系列聚氨酯海綿，導(dǎo)電化處理采用涂 覆碳基導(dǎo)電膠的方法，電鍍鎳為常規(guī)電鍍工藝，去除有機基體并燒結(jié)熱處理采用直接在還原性氣氛中燒結(jié) 并熱解有機物一步完成法，還原氣氛為氨分解氣體。其他工藝條件保持不變，僅改變電鍍時間，得出不同 孔率的泡沫鎳制品(參見圖l)。用氣體(N2)透過法測試其比表面積和有效平均孔徑，測試結(jié)果見下表l 中的第2 4行。對本實驗的泡沫鎳數(shù)據(jù)，在上述公式中取"=一1.41和Ks=128.2 (其中具體取值由有關(guān)實驗數(shù)據(jù)擬合 而來)，所得的比表面積計算值列于表1中的末行。_表l泡沫鎳的比表面積Sv_樣品序號 1 2345 67 89 10孔率(9(%) 88.60~~89.66 90.19 92,55~93.52~~95.79~~~~97.15~98.38""98.84有效平均孔徑d(mm) 0.5602 0.5735 0.5707 0.6008 0.6413 0.6802 0.6458 0.7242 0.7553 0.7378Sv-測量值(cm2/cm3) 1098.68 1197.381275.721637.48 1782.202649.222818.193727.776367.349146.05Sv-計算值(cm2/cm3) 1093.55 1195.751276.021648.33 1797.602675.692846.21 3748.206309.11 8949.45由上述多孔產(chǎn)品比表面積的對應(yīng)數(shù)據(jù)對照可以看出，計算結(jié)果與測量結(jié)果獲得了良好的一致。兩組值 的平均偏差小于1%，偏差范圍也僅在一2.2% +1.0%之間。電沉積工藝是制備通孔泡沬金屬材料的一種成熟而成功的方法，該工藝方法被廣泛應(yīng)用，制取的產(chǎn)品 為孔隙連通性良好的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其孔隙形態(tài)源于有機基體原有的孔隙形態(tài)。從上述計算情況可知，本 發(fā)明方法很好地適合了電沉積型的金屬多孔材料?？茁屎涂讖绞嵌嗫撞牧蟽蓚€最基本的參量，同時也是較易測知的兩個參量。對于任何多孔材料，這兩 項總是可測的，但其他指標(如比表面積等)卻不然，測定它們有時很不方便，有時則憑現(xiàn)有設(shè)備條件根 本無法進行。但通過本發(fā)明方法的計算公式，測試某工藝某材料在可測(或易測)情況下的幾個比表面積 值，從而獲取對應(yīng)的"值和《s值，就可用孔率和孔徑間接計算出該工藝該材料在不可測(或難測)情況 下的比表面積值。當然也可由此不測而估算出易測時的比表面積。權(quán)利要求
1.一種關(guān)于泡沫鎳比表面積的計算方法，其特征在于利用此類材料的易測參量而間接地計算出該材料的比表面積。
2. 權(quán)利要求1所述的易測參量，是泡沫鎳的孔率和孔徑這兩項多孔材料最基本的參量。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種通過多孔材料易測參量間接計算泡沫鎳比表面積的方法，其中的易測參量是該類材料的孔率和孔徑。本方法的根本即是建立一個泡沫鎳比表面積與孔率和孔徑的數(shù)理關(guān)系，利用該關(guān)系結(jié)合這兩項易測參量的實驗數(shù)據(jù)，就可計算出泡沫鎳的比表面積。
文檔編號G01N15/08GK101566553SQ200910131879
公開日2009年10月28日 申請日期2009年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月9日
發(fā)明者劉培生 申請人:北京師范大學(xué)