低(di)溫核(he)磁(ci)共(gong)振(zhen)法(fa)測孔徑(jing)分(fen)布(bu)

（低溫(wen)核(he)磁(ci)共(gong)振(zhen)法(fa)測孔徑(jing)分(fen)布(bu)）核磁(ci)共(gong)振(zhen)冷(leng)凍測孔法(fa)(NMR cryoporometry,NMR-C)是壹(yi)種(zhong)新(xin)興的孔隙表(biao)征(zheng)技術,可覆(fu)蓋納米孔隙的(de)測試範(fan)圍(wei),可實(shi)現對同壹樣品(pin)的連續(xu)測量(liang),還(hai)能(neng)直(zhi)接、高效(xiao)地獲取(qu)孔徑(jing)分(fen)布(bu)、孔隙度(du)等(deng)信息(xi)。測試過程(cheng)對樣(yang)品(pin)擾動小(xiao),在(zai)頁巖等(deng)低滲(shen)介質(zhi)的(de)納米孔隙研(yan)究(jiu)中(zhong)展(zhan)現出了極大(da)的潛(qian)力,可對其(qi)他(ta)孔隙表(biao)征(zheng)技術進行(xing)補(bu)充(chong)。

低溫(wen)核(he)磁(ci)共(gong)振(zhen)法(fa)測孔徑(jing)分(fen)布(bu)系統框(kuang)架(jia)圖(tu)

核磁(ci)共(gong)振(zhen)冷(leng)凍測孔法(fa)通過(guo)采(cai)集變溫(wen)條(tiao)件下的核磁(ci)共(gong)振(zhen)信號來表(biao)征(zheng)多孔介質(zhi)孔隙內液(ye)體(ti)隨(sui)溫(wen)度(du)的相(xiang)變過程(cheng),基於(yu)受限材(cai)料(liao)的相(xiang)變理論,對(dui)多孔材(cai)料(liao)的孔隙度(du)、孔徑(jing)分(fen)布(bu)等(deng)性質(zhi)進行(xing)深入(ru)研究(jiu)。

核磁(ci)共(gong)振(zhen)冷(leng)凍測孔法(fa)的實(shi)質(zhi)是利(li)用(yong)流體(ti)固、液(ye)態(tai)核磁(ci)共(gong)振(zhen)弛(chi)豫(yu)性質的(de)差(cha)異來表(biao)征(zheng)孔隙結(jie)構(gou)特(te)征(zheng)。在(zai)實(shi)際(ji)測量(liang)過程(cheng)中(zhong),首(shou)先(xian)將(jiang)某種(zhong)液(ye)體(ti)(壹般(ban)為潤(run)濕(shi)性(xing)液(ye)體(ti))飽(bao)和填(tian)充於(yu)待測的多孔固體(ti)材(cai)料(liao)中(zhong),通(tong)過儀(yi)器(qi)配備的冷(leng)卻(que)裝置進行(xing)變溫(wen)操作(zuo),測量(liang)相(xiang)應相(xiang)變過程(cheng)的液(ye)體(ti)變化(hua)量(liang),從而(er)獲得熔(rong)化(hua)(或凝(ning)固(gu))曲(qu)線(xian),分析孔隙的(de)相(xiang)關(guan)信息(xi)。

圖(tu)中(zhong)描述(shu)了多孔材(cai)料(liao)中(zhong)孔隙內物(wu)質(zhi)的(de)相(xiang)變過程(cheng)。隨(sui)著溫(wen)度(du)升高，孔隙內液(ye)體(ti)(水）從小(xiao)孔到(dao)大(da)孔逐漸開始融(rong)化(hua)，材(cai)料(liao)中(zhong)液(ye)體(ti)物(wu)質(zhi)逐(zhu)漸增加(jia)，根(gen)據(ju)Gibbs–Thomson方程(cheng)，液(ye)體(ti)總(zong)含(han)量(liang)隨(sui)溫(wen)度(du)升高而(er)增加(jia)的過(guo)程(cheng)可以(yi)看(kan)作(zuo)是(shi)孔隙體(ti)積(ji)從小(xiao)孔到(dao)大(da)孔的累(lei)積(ji)過(guo)程(cheng)，所(suo)以(yi)準確測量(liang)多孔材(cai)料(liao)變溫(wen)過(guo)程(cheng)中(zhong)液(ye)體(ti)的體(ti)積(ji)，可以(yi)得(de)到(dao)材(cai)料(liao)的孔徑(jing)分(fen)布(bu)。

多孔材(cai)料(liao)中(zhong)物(wu)質(zhi)相(xiang)變行(xing)為

核(he)磁(ci)共(gong)振(zhen)冷(leng)凍測孔法(fa)不但具(ju)有常(chang)規(gui)核磁(ci)共(gong)振(zhen)技術的優勢,還(hai)能(neng)提(ti)高微(wei)孔、中(zhong)孔的測試精(jing)度,測試範(fan)圍(wei)也(ye)能(neng)滿(man)足(zu)低(di)滲(shen)頁巖的(de)需求。

核磁(ci)共(gong)振(zhen)冷(leng)凍測孔法(fa)是壹(yi)種(zhong)及具研(yan)究意(yi)義(yi)與應(ying)用(yong)價值的孔隙結(jie)構(gou)表(biao)征(zheng)方法(fa).目前,NMR-C已(yi)被廣泛(fan)用(yong)於(yu)研究(jiu)介(jie)孔二(er)氧化(hua)矽、生(sheng)物(wu)細(xi)胞(bao)、木(mu)材(cai)等(deng)材(cai)料(liao)，並且(qie)在(zai)頁巖等(deng)巖石(shi)的(de)孔隙表(biao)征(zheng)方面也具(ju)有廣闊的應(ying)用(yong)前(qian)景.

不同表(biao)征(zheng)方法(fa)頁巖孔徑(jing)分(fen)布(bu)結果對(dui)比圖(tu)

相(xiang)較於(yu)傳統的(de)方(fang)法(fa),核磁(ci)共(gong)振(zhen)冷(leng)凍測孔法(fa)在(zai)納米介(jie)質孔隙研(yan)究(jiu)方面的(de)優點(dian)可概括如(ru)下:

(1)該方法(fa)較壓汞(gong)法(fa)、氮氣(qi)吸附法(fa)等(deng)能(neng)較(jiao)好(hao)地表(biao)征(zheng)納米孔隙結(jie)構(gou),且可在(zai)水相(xiang)環境下進行(xing)測試。

(2)NMR-C利(li)用(yong)核(he)磁(ci)共(gong)振(zhen)技術對孔內信息(xi)進行(xing)直(zhi)接獲取(qu),減小(xiao)了(le)對(dui)孔隙結(jie)構(gou)的破(po)壞(huai),也使得測試過程(cheng)更加(jia)直(zhi)接、快(kuai)速(su)。

(3)通過(guo)改變樣品(pin)形態(tai)以(yi)及利(li)用(yong)流體(ti)的毛(mao)細(xi)、擴散等(deng)作(zuo)用(yong),NMR-C可獲得閉(bi)孔信息(xi),可用(yong)於(yu)低滲(shen)介質(zhi)有效(xiao)孔隙度(du)、總(zong)孔隙度(du)的(de)對比研究(jiu)。

推薦(jian)儀(yi)器(qi)：核磁(ci)共(gong)振(zhen)納米孔隙分(fen)析儀(yi)NMRC12-010V

[參考資(zi)料(liao)： 核磁(ci)共(gong)振(zhen)冷(leng)凍測孔法(fa)及其(qi)在(zai)頁巖納米孔隙表(biao)征(zheng)的應用(yong)[J]. 科(ke)學(xue)通(tong)報, 2016, 21(v.61):71-78.]