שטח פנים ופורוזיביות

ערך: עדי בן יעקב

ערך: עדי בן יעקב

שטח הפנים ופורוזיביות (בעברית תיקנית – נקבוביות) הם תכונות פיסיקליות חשובות המשפיעות על איכות ויעילות שימוש של חומרים ומוצרים רבים. לכן, חשוב מאוד שמאפיינים אלה ייקבעו וישלטו במדויק. באופן דומה, ידע על שטח הפנים ובעיקר פורוזיביות הוא לעתים קרובות מפתח חשוב להבנת היווצרות, מבנה ויישום פוטנציאלי של חומרים טבעיים רבים.

פורוזיביות מוגדרת כיחס בין נפח החללים של חומר (מצע) נקבובי לנפח החומר הכולל. המונח נקבוביות משמש בתחומים רבים בהם גאולוגיה ומדעי כדור הארץ, הידרולוגיה ופיזיקה של הקרקע, חקלאות והשקיה, מכניקת קרקע וביסוס מבנים, הנדסת חומרים ומטרולוגיה, הנדסת רקמות ורפואה.

לפורוזיביות ושטח פנים השפעה מכרעת על תהליכים כמו זרימת מים בתוך המצע הנקבובי, תנועה של מומסים וחלקיקים, ראקציות כימיות ותופעות מעבר מסה וחום, בידוד תרמי, גמישות ועמידות בפני עומסים ומאמצים.

קיימות דוגמאות רבות בעולמות תוכן שונים בהם המשמעות של הנתונים רבה:


הדפסת תלת מימד (Additive Manufacturing)

שטח הפנים הוא כלי קריטי לחקר הקינטיקה של תהליך הסינטור ומאפייני המוצר. חלקיקים בעלי משטח מחוספס או פורוזיביות פנימית בדרך כלל יראו כבעלי שטח פנים ספציפי גבוה יותר. לכן, מדידת שטח הפנים מציינת את כמות השטח הזמין המגיב עם חלקיקי רכיב אחר ו/או הסביבה שלו.


חומרי ספיחה

הכרת שטח הפנים, נפח הנקבוביות הכולל והתפלגות גודל הנקבוביות חשובה לבקרת האיכות של סופחים תעשייתיים ופיתוח תהליכי הפרדה. שטח הפנים ומאפייני הנקבוביות – הפורות, משפיעים על הסלקטיביות של חומר סופח.


פחם פעיל

יש לייעל את שטח הפנים ואת הפורוזיביות בטווחים צרים כדי להשיג, למשל, ניצולת אדי בנזין במכוניות, מיחזור ממסים בפעולות צביעה או בקרת זיהום בניהול שפכים.


זרזים / קטליזטורים

שטח הפנים הפעיל ומבנה הנקבוביות של הזרזים משפיעים על קצבי הייצור. הגבלת גודל הנקבוביות מאפשרת כניסה ויציאה של מולקולות בגדלים הרצויים, ויוצרות זרז סלקטיבי שיפיק בעיקר את המוצר הרצוי.


צמיגים - פחם שחור

הבלאי, המתיחה והביצועים של צמיגים קשורים לשטח הפנים של הפחמן השחור המשמש בייצורם


קֵרָמִיקָה

שטח הפנים ופורוזיביות משפיעים על הייצור והתכונות של כלי קרמיקה כגון: חוזק, מרקם, מראה וצפיפות של מוצרים מוגמרים. שטח הפנים של חומרי הזיגוג משפיע על זמן הייבוש, סדקים ופגמים בזיגוג.


ננו-צינורות

שטח פני הצינורית ומיקרו נקבוביות (מיקרופורוזיביות) משמשים לחיזוי היכולת של חומר לאחסן מימן, למשל.


תעשיית התרופות

שטח הפנים ונקבוביות ממלאים תפקידים מרכזיים בניקוי, עיבוד, ערבוב, קפסולציה ואריזה של מוצרי תרופות, כמו גם חיי המדף השימושיים שלהם, קצב הפירוק, ההתמוססות והזמינות הביולוגית שלהם.


שתלים רפואיים

שליטה על נקבוביות של עצם מלאכותית מאפשרת לה לחקות עצם אמיתית שהגוף יקבל ותאפשר לגדל רקמות סביבו.


צבעים וציפויים

שטח הפנים של פיגמנט או חומר מילוי (מלאן) משפיע על הברק, המרקם, צבע, רוויית הצבעים, הבהירות, תכולת מוצקים ותכונות הדבקה של פילמים. הפורוזיביות (הנקבוביות) של ציפוי חומרי הדפסה חשובה ומשפיעה על כליאת או שחרור לחות (ייבוש הדיו), על מידת הקליטה של הדיו ועל עמידותו.

חברת ד"ר גוליק פתרונות מדעיים מספקת אפשרויות יעוץ, מדידה, ומערכות למדידת שטח פנים ופורוזיביות, עם התאמה ליישום אותו אתם נדרשים למדוד, המחלקה לאפיון פיסיקלי של חומרים הינה משענת של ידע וניסיון וניתן ליצור קשר לבחינת הפתרונות באתר האינטרנט