粉體有各種各樣的密度，如真密度，絕對(duì)密度，骨架密度，表觀密度，堆積密度，振實(shí)密度等等，等等，實(shí)在實(shí)在是讓人眼花繚亂，頭暈發(fā)漲，因此在講這個(gè)話題之前，我們需要厘清不同密度到底指的什么東西。今天我們的討論主題是“真密度”，在生產(chǎn)中讓人感到迷惑的它經(jīng)常會(huì)與表觀密度等概念混合一起，讓人一臉蒙蔽。下面先來一個(gè)表格對(duì)比一下。

粉體材料各種密度定義的對(duì)比表格

嚴(yán)格來說粉體的真密度指的是物質(zhì)的質(zhì)量除以體積（此體積不包含開孔和閉孔的體積）。對(duì)于帶有帶有閉孔（樣品內(nèi)部有與外部不相連的空間，見下圖）樣品的而言，由于材料內(nèi)部存在氣體/液體無法到達(dá)的閉孔（無法測量，不得而知），所以測得的真密度并不是太真。除了金屬材料及花崗巖、玻璃等少數(shù)較密實(shí)的非金屬材料外，絕大多數(shù)材料都有一定數(shù)量的內(nèi)部孔隙，因此很多時(shí)候，真正的真密度實(shí)際上也沒得測量，從而工業(yè)上也有將真密度與骨架密度劃等號(hào)的說法，“具體真密度是怎么定義”，對(duì)于不同應(yīng)用場景及應(yīng)用范疇，明確我們將要研究的對(duì)象到底是何方神圣就行。而工業(yè)上所說的真密度往往指的是包含了“材料自身體積+加上閉孔的體積”的骨架密度。

由于超細(xì)粉體材料中，材料內(nèi)部的閉孔并不多，大多時(shí)候可以忽略不計(jì)，因此，下文我們所講的真密度等同于骨架密度。

圖1：顆粒的開孔與閉孔

為何要測真密度？

那我們?yōu)槭裁匆獪y真密度？其一，在測定人工合成物質(zhì)，比如測試人造石墨的石墨化程度時(shí)，需要真密度的數(shù)據(jù)測試；其二，真密度是粉體材料基本物理參數(shù)，其與材料的宏觀物理性質(zhì)關(guān)聯(lián)甚大。真密度值取決于材料化學(xué)組成及純度，其值直接影響著材料的質(zhì)量、性能及用途，許多無機(jī)非金屬材料都采用粉末原料來制造，因此在科研或生產(chǎn)中經(jīng)常需要測定粉體真密度。

真密度值作為是材料學(xué)的重要參數(shù)，涉及的領(lǐng)域廣泛：有陶瓷、催化劑、濾材、核燃料、石油化工、土壤、肥料、炭黑、焦炭、纖維、礦物、制藥、化妝品、水泥、粉末食品、干燥劑、粉末金屬、離子交換樹酯、硅膠、氧化鋁、二氧化鈦、固體泡沫等等。

那具體真密度值對(duì)生產(chǎn)的指導(dǎo)意義是什么？我們以氧化鋁陶瓷的鋁電解過程為例，氧化鋁陶瓷的真密度大小與樣品的粒度、化學(xué)成分以及α-氧化鋁含量等因素有關(guān)。真密度對(duì)氧化鋁再電解質(zhì)中的沉降和擴(kuò)散有一定影響，如果真密度過大，不利于氧化鋁顆粒再電解槽中擴(kuò)散，造成氧化鋁沉降團(tuán)聚于槽底。

真密度如何測？

常用的測定真密度的方法主要是浸液法(比重瓶法)和氣體容積法兩種。浸液法是根據(jù)阿基米德原理，測定粉體的真體積，再由粉體的質(zhì)量計(jì)算其真密度，而氣體容積法是根據(jù)氣體在密閉容器中遵守質(zhì)量守恒定律，由測得的壓力來確定待測樣品(粉體)的體積，再由樣品的質(zhì)量來最終測量樣品的密度。下面將簡單說明。

1、浸液法(比重瓶法)-傳統(tǒng)

采用比重瓶測定粉體真密度是基于“阿基米得原理-排水法”的浸液法，是粉體真密度的傳統(tǒng)測試方法。操作步驟：浸液法是將粉體加入易于浸潤顆粒的浸液（采用的介質(zhì)多為浸潤性、揮發(fā)性強(qiáng)的液體，如煤油、乙醇而甲苯等）中，測定樣品排除液體的體積，此法必須真空脫氣以完全排除氣泡（以免氣泡成為測試體積的一份子），才能確定其所排除的體積。真空脫氣操作可采用加熱煮沸法和減壓法，或者兩者同時(shí)并用。

浸液法又分為比重瓶法和懸吊法，其中比重瓶法具有儀器簡單、操作還算方便、結(jié)果可靠等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用較多的測定真密度的方法之一，但存在人工操作的步驟比較多，對(duì)操作員要求較高。而目前廣泛采用的雙比重瓶法還是可以讓這個(gè)測試方法操作難度下降一丟丟。

2、氣體容積法-無損檢測

以氣體取代液體測定樣品所排出的體積，氣體能滲入樣品中極小的孔隙和表面的不規(guī)則空陷，因此在小顆粒的測試氣體容積法似乎更勝一籌。操作步驟：將試料置于真密度測試儀中，用氦氣作介質(zhì)，在測量室逐漸加壓到一個(gè)規(guī)定值，然后氦氣膨脹進(jìn)入膨脹室內(nèi)，兩個(gè)過程的平衡壓力可由儀器自動(dòng)記錄，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，通過標(biāo)準(zhǔn)球校準(zhǔn)測量室和膨脹室的體積后，再確定試料的體積，計(jì)算出真密度。

采用這種測試方法，全程凸顯了自動(dòng)化，高速的氣息，由于使用的是氣體，還能排除了浸液法對(duì)樣品溶解的可能性，具有不損壞樣品的優(yōu)點(diǎn)。但它也并非沒有缺點(diǎn)，由于密度測量結(jié)果受溫度影響較大如果沒有恒溫的手段，測量結(jié)果降會(huì)有極大的不穩(wěn)定。

圖2全自動(dòng)真密度分析儀（產(chǎn)品來源：貝士德儀器）

比重瓶是早期使用的方法，在某些對(duì)真密度要求不高的材料領(lǐng)域有所應(yīng)用，但測試介質(zhì)水對(duì)很多物質(zhì)有浸潤性，排水會(huì)比較困難，因此會(huì)造成誤差。而后起之秀，氣體容積法則具有無損檢測、排氣方便的特點(diǎn)，檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確，在自動(dòng)化方面及檢測效率上也是更勝一籌。

值得一提的是，如果某些材料閉孔較多（一般情況是塊狀材料），則測試出來的骨架密度會(huì)跟真密度存在較大差距，那么在應(yīng)用中就不能直接把骨架密度用來等同于真密度了。如果需要得到真密度，就需要將樣品粉碎（150目以下），目的是破壞閉孔，再進(jìn)行測試即可得到材料真密度。如果把粉碎前后的結(jié)果整合在一起，還能得到開孔率和閉孔率（僅限于有固定外觀的塊狀材料），北京貝士德真密度分析儀具備以上功能。

粉體圈 編輯小白