压汞法通过测量在每个施加压力下进入干燥含氟聚合物样品的汞量，来确定内部孔体积分布。 汞对 PTFE 和 ePTFE 等材料具有极强的非润湿性，因此需要压力来克服毛细管阻力。随着压力的增加，汞会逐渐进入更小的可进入孔隙中，并使用拉普拉斯方程的沃什伯恩（Washburn）形式将累积进汞量转换为孔径分布。
该方法并不直接测量孔径。 它通过将非润湿性汞压入材料所需的压力来推断等效孔喉尺寸，然后将每个进汞增量与相应的孔体积相关联。
汞如何进入含氟聚合物
样品以干燥和真空状态开始
将含氟聚合物置于渗透计中（通常在真空下），以去除孔隙网络中的空气。由于汞与含氟聚合物的接触角大于 90 度，汞最初保留在孔隙之外。
压力克服毛细管阻力
施加的压力迫使汞通过孔隙入口进入相连的内部空隙。较大的孔口需要较小的压力，而较小的孔口则需要较大的压力。
压力增加揭示更小的特征
仪器记录在连续压力水平下进入的汞体积。两个压力点之间的体积差代表了与相应等效孔喉尺寸范围相关的孔体积。
压力如何转化为孔径
拉普拉斯关系提供转换
对于理想化的圆柱形孔，该关系通常表示为：
[ D = \frac{-4\gamma \cos\theta}{P} ]
其中 (D) 是等效孔径，(\gamma) 是汞的表面张力，(\theta) 是汞与含氟聚合物的接触角，(P) 是施加的压力。
由于对于非润湿液体，(\cos\theta) 为负值，因此更大的压力对应于更小的计算孔径。
仪器建立累积分布
在每个压力下，仪器报告样品内部汞的累积体积。将累积进汞体积对等效孔径作图，即可得到累积孔体积分布。
该曲线的导数提供了微分分布，显示了每个孔径区间关联的孔体积大小。
结果代表可进入的孔喉
汞仅在孔隙与外部表面相连且能在仪器压力范围内被穿透时才会进入。因此，结果描述的是汞可进入的孔体积，而不一定是含氟聚合物中存在的所有空隙。
含氟聚合物形态的重要性
PTFE 和 ePTFE 并非理想圆柱体的集合
它们的孔隙结构通常由互连的纤维、节点、曲折的通道、缩口和不规则空隙组成。因此，压汞法对控制进入较大内部区域的最窄入口反应强烈。
报告的尺寸是等效尺寸
计算出的直径是等效毛细管直径，基于压力-体积响应以及所选的接触角和表面张力值。它不应自动解释为纤维网络中每个孔的物理宽度。
形态学修正可改善解释
当已知材料结构与圆柱孔假设有很大偏差时，可以应用修正因子或基于形态的模型。这些调整可以改善对复杂含氟聚合物网络的表征，但它们仍然依赖于模型，无法消除由曲折度、孔形状变化或孔喉效应引起的不确定性。
理解权衡
该方法可能会改变柔性材料
高进汞压力可能会压缩、变形或以其他方式改变多孔含氟聚合物，特别是当结构具有机械柔性时。此时，测得的分布可能既反映了原始孔隙结构，也反映了压力引起的结构变化。
孔体和孔喉可能会混淆
通过小入口连接的大空腔，其尺寸可能主要由该入口决定。因此，压汞法对进入缩口特别敏感，而不是提供孔体的直接三维映射。
极小的孔隙需要极高的压力
微孔需要高得多的压力，因为毛细管阻力随着特征开口的减小而增加。在压力范围的上限，仪器限制、材料压缩和非理想汞行为变得越来越重要。
总进汞量具有定义的范围
测得的体积仅包括实验过程中汞所到达的孔隙。封闭孔、孤立空隙以及被不可进入的表面特征阻挡的孔隙被排除在报告的可进入分布之外。
为您的目标做出正确的选择
根据测量旨在回答的问题来解释结果：
- 如果您的主要关注点是可进入的内部孔体积： 使用累积进汞曲线，并报告压力范围、样品条件和测得的总进汞量。
- 如果您的主要关注点是孔径分布： 使用微分进汞曲线，同时明确识别等效孔模型和接触角假设。
- 如果您的主要关注点是比较含氟聚合物的形态： 保持测试条件和计算参数一致，并将形态修正视为比较建模选择，而不是绝对测量值。
- 如果您的主要关注点是微孔表征： 确认压力范围是否足够，并评估压缩或变形是否会影响高压数据。
压汞法将压力相关的进汞量转换为基于模型的汞可进入内部孔体积分布，结果受含氟聚合物形态和用于解释它的假设共同支配。
总结表：
| 方面 | 关键点 |
|---|---|
| 原理 | 非润湿性汞在压力下进入孔隙；Washburn 方程将压力转换为孔径。 |
| 数据 | 累积和微分进汞曲线得出孔体积分布。 |
| 局限性 | 假设为圆柱孔；测量可进入的孔喉；可能会压缩柔性材料。 |
| 解释 | 报告为基于模型的汞可进入体积；使用一致的条件。 |
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