Πώς προκύπτει το πορώδες στα υλικά;
1. Εγγενές πορώδες:
* Κρυσταλλική δομή: Η διάταξη των ατόμων και των μορίων σε κρυσταλλική δομή ενός υλικού μπορεί να δημιουργήσει εγγενώς κενούς χώρους. Για παράδειγμα, η δομή των διαμαντιών έχει μεγάλους κενούς χώρους, συμβάλλοντας στη χαμηλή πυκνότητα και τη σκληρότητα του.
* άμορφη δομή: Τα άμορφα υλικά, που στερούνται κανονικής κρυσταλλικής δομής, συχνά έχουν τυχαία κατανεμημένα κενά λόγω της ακανόνιστης συσκευασίας των εξαρτημάτων τους.
* Πολυμερή: Τα πολυμερή, με τις δομές τους με μεγάλη αλυσίδα, μπορούν να έχουν σημαντικό πορώδες λόγω χώρων μεταξύ των αλυσίδων και της εμπλοκής αυτών των αλυσίδων.
2. Πορτικό που προκαλείται από επεξεργασία:
* στερεοποίηση: Κατά τη διάρκεια της στερεοποίησης ενός υλικού, οι φυσαλίδες αερίου μπορούν να παγιδευτούν μέσα στο υλικό, δημιουργώντας πόρους. Αυτό είναι ιδιαίτερα κοινό στα μέταλλα και τα πλαστικά.
* Sintering: Η πυροσυσσωμάτωση, μια διαδικασία που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία συμπαγών υλικών από σκόνες, περιλαμβάνει την απομάκρυνση των πόρων κατά τη διάρκεια της ενοποίησης των σωματιδίων. Ωστόσο, κάποιο πορώδες μπορεί να παραμείνει ανάλογα με τις συνθήκες πυροσυσσωμάτωσης και τα χαρακτηριστικά των σωματιδίων.
* ξήρανση: Η απομάκρυνση υγρού από υγρό υλικό μπορεί να αφήσει πίσω τους πόρους, ειδικά εάν το υγρό παγιδευτεί μέσα στη δομή του υλικού.
* αφρός: Η εισαγωγή αερίου σε υγρό ή ημι-στερεό υλικό μπορεί να δημιουργήσει πόρους κατά τη διάρκεια της διαδικασίας στερεοποίησης ή ξήρανσης.
* μηχανική κατεργασία και παραγωγή: Η κατεργασία και άλλες διαδικασίες παραγωγής μπορούν να δημιουργήσουν πόρους αφαιρώντας το υλικό ή αφήνοντας πίσω τα κενά.
3. Περιβαλλοντική υποβάθμιση:
* διάβρωση: Η χημική αντίδραση μεταξύ ενός υλικού και του περιβάλλοντος του μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό πόρων και κοιλοτήτων, καθώς το υλικό χάνεται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.
* Weathering: Η έκθεση σε καιρικές συνθήκες όπως η βροχή και ο άνεμος μπορούν να διαβρώσουν τα υλικά και να δημιουργήσουν πορώδες.
* Βιολογική δραστηριότητα: Η ανάπτυξη των μικροοργανισμών μέσα σε ένα υλικό μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία πόρων.
4. Πορτικό που προκαλείται από το σχεδιασμό:
* Κυτταρικές δομές: Τα υλικά με ελεγχόμενο πορώδες, όπως αφροί και κηρήθρες, συχνά έχουν σχεδιαστεί για συγκεκριμένες εφαρμογές, όπως η μόνωση ή η μείωση του βάρους.
* πορώδεις μεμβράνες: Οι πορώδεις μεμβράνες έχουν σχεδιαστεί για να επιτρέπουν τη διέλευση ορισμένων υγρών ή αερίων ενώ εμποδίζουν τους άλλους.
Τύποι πορώδους:
* Ανοίξτε το πορώδες: Οι πόροι που διασυνδέονται, επιτρέποντας τη ροή υγρών ή αερίων.
* κλειστό πορώδες: Οι απομονωμένοι πόροι που δεν συνδέονται με άλλους πόρους.
* Macropores: Μεγάλοι πόροι, συνήθως ορατοί στο γυμνό μάτι.
* Mesopores: Πόρτες στην περιοχή νανομέτρων.
* μικροπόρους: Πόροι με διαστάσεις μικρότερες από 2 νανόμετρα.
Η παρουσία και ο τύπος του πορώδους σε ένα υλικό μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τις ιδιότητές του όπως η αντοχή, η διαπερατότητα, η θερμική αγωγιμότητα και οι οπτικές ιδιότητες. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο προκύπτει το πορώδες και ο αντίκτυπός του στις ιδιότητες των υλικών είναι ζωτικής σημασίας για διάφορες εφαρμογές στη μηχανική, την επιστήμη των υλικών και άλλους τομείς.
