1.  Porozymetria rtęciowa i piknometria helowa

Porozymetria rtęciowa jest standardową metodą eksperymentalnego wyznaczania objętościowego rozkładu wymiarów porów porowatych materiałów przepuszczalnych. W metodzie tej wykorzystuje się właściwość fizyczną rtęci, jaką jest brak zwilżania powierzchni większości materiałów, do eksperymentalnego wyznaczania tzw. krzywej potencjału kapilarnego materiału. Krzywa ta reprezentuje zależność między objętością wciśniętej rtęci w próbkę materiału porowatego a ciśnieniem wciskanej rtęci.

Podstawę interpretacji tej krzywej stanowi wzór Washburna równowagi menisku w cylindrycznej kapilarze. Wiąże on różnicę ciśnień po obu stronach menisku (ciśnienie kapilarne) ze średnicą kapilary. Umożliwia to bezpośrednie uzyskanie zależności objętości wciśniętej rtęci od średnicy kapilary, która jest interpretowana, jako skumulowany rozkład objętościowy średnic porów w materiale porowatym. Takie podejście jest równoważne założeniu, że próbka materiału porowatego ma kapilarną architekturę przestrzeni porów, złożoną z jednorodnych cylindrycznych kapilar o losowym rozkładzie średnic, przenikających całą próbkę materiału na wskroś.

Piknometria gazowa jest techniką pomiarową wykorzystującą sprężanie gazu w komorze pomiarowej, w której znajduje się próbka, oraz jego rozprężanie do komory odniesienia. Objętość szkieletu próbki wyznaczana jest na podstawie zmierzonych ciśnień oraz znanej wartości objętości komory pomiarowej i referencyjnej. Gazem pomiarowym jest hel, który penetruje nawet najmniejsze pory materiału.

Możliwości i zaintresowania

Podstawową zaletą porozymetrii rtęciowej określającą jej powszechne stosowanie do charakteryzowania budowy wewnętrznej materiałów porowatych jest jej szeroki zakres mierzonych rozmiarów porów obejmujący sześć rzędów wielkości, od 3 nm do 360 mm. Ta zaleta stanowi jednocześnie wadę tej metody, ponieważ wymaga zastosowania bardzo dużych ciśnień, które w pewnych przypadkach mogą powodować deformację badanej próbki.

Metodą piknometrii wyznacza się gęstość rzeczywistą materiałów stałych i sproszkowanych. Jej zaletą jest duża dokładność pomiaru oraz jej nieniszczący charakter, tj. brak wpływu na badaną próbkę materiału. Wadą metody jest wrażliwość na zawilgocenie próbki oraz wpływ zmian temperatury.

---

2.  Mikrotomografia komputerowa

jest nowoczesną metodą identyfikacji przestrzennej budowy mikroskopowej niejednorodnych materiałów oraz przestrzennego rozmieszczenia składników w materiałach złożonych. Dotyczy to próbek materiałów różnego pochodzenia: biologicznych, geologicznych, budowlanych, a także wytwarzanych w różnych gałęziach przemysłu.

   W metodzie tej, podobnie jak w tomografii komputerowej stosowanej w diagnostyce medycznej, do identyfikacji budowy wewnętrznej obiektów wykorzystuje się promienie Roentgena, uzyskując rozdzielczość tomogramów rzędu jednego mikrometra. Powszechnie przyjmuje się, że metoda ta spełnia kryteria najwyższych standardów (gold standard) badań budowy wewnętrznej materiałów i obiektów.

    O własnościach fizycznych materiałów: wytrzymałości, przepuszczalności, izolacyjności cieplnej czy akustycznej, a także o przebiegu różnych procesów w materiałach decyduje ich mikroskopowa budowa wewnętrzna. Szczegółowa znajomość tej budowy stanowi podstawę inżynierii materiałowej. Umożliwia bowiem jej parametryczną charakterystykę oraz określenie związku tych parametrów z makroskopowymi własnościami fizycznymi materiałów i zachodzących w nich procesów.

    Mikrotomografia komputerowa i oparte na niej metody identyfikacji i analizy właściwości materiałowych otwierają nowe możliwości optymalizowania właściwości materiałów wytworzonych w różnych procesach technologicznych, np. pianek, filtrów, katalizatorów, ceramiki budowlanej, materiałów tłumiących hałas. Kierunek badań materiałów i zachodzących w nim procesów oparty na mikrotomografii komputerowej jest obecnie intensywnie rozwijany w wielu czołowych laboratoriach Europy i świata.

  Szersza informacja o możliwościach pomiarowych, rekonstrukcyjnych i analitycznych, a także o ofercie badań mikrotomograficznych oferowanych na Wydziale Mechatroniki Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy zawarta jest  pliku „Mikrotomografia Komputerowa na Wydziale Mechatroniki”