재료과학, 지질공정, 석유채굴 및 생물의약 등 많은 분야에서 재료의 성능은 흔히 그 화학성분에 의해 결정될뿐만아니라 그 내부의 미시적구조의 영향을 더욱 깊이 받는다.그리고 공극도-즉 재료 내부의 공극 부피가 전체 부피의 백분율을 차지한다-이 미시적 구조를 설명하는 핵심 매개변수이다.그것은 마치 열쇠처럼 재료의 강도, 침투성, 흡착성 및 단열성능 등 많은 비밀을 잠금해제하였다.공극도분석은 바로 재료내부세계를 꿰뚫어보는 그"투시안"으로서 우리가 재료성능을 리해하고 최적화하는데 과학적의거를 제공해주었다.
공극은 항상 재료의 결함이 아니며 많은 경우 재료가 특정 기능을 수행하는 열쇠입니다.석유지질에서 암석의 공극도는 그 석유저장능력을 직접 결정하는데 이는 석유가스매장의 풍도를 평가하는 핵심지표이다.촉매 분야에서 다공성 재료의 거대한 비표면적 (공극에서 제공) 은 촉매 반응이 효율적으로 진행되는 장소이다.건축 보온재에서 폐쇄된 공극망은 열전도를 차단하고 단열을 실현하는 관건이다.그러나 생물의학용 재료 (예: 인공뼈) 에서 적당한 공극 구조는 세포의 장입과 조직 재생에 유리하다.그러므로 공극도를 정확하게 측정하고 공극의 치수분포, 형태 및 련결성을 료해하는것은 재료의 설계, 제조 및 응용에 있어서 극히 중요한 지도적의의가 있다.
공극도 분석서로 다른 재료와 척도의 측정 수요에 대응하기 위해 다양한 성숙한 기술이 개발되었다.
가스 흡착법(BET): 미세 구멍과 개공(직경 <50nm)을 측정하는'골드 스탠더드'입니다.저온에서 (일반적으로 액체 질소 온도) 기체 분자 (예: 질소) 가 재료 표면에 단층 내지 다층 흡착을 발생시킴으로써 흡착량과 압력의 관계에 따라 재료의 비표면적과 공경 분포를 계산할 수 있다.이런 방법은 활성탄, 분자체 등 다공성 재료의 표징에 매우 중요하다.
압수은법: 이 방법은 수은이 대다수 고체표면을 윤택하게 하지 않는 특성을 리용하여 외가압력하에 수은을 재료의 공극에 압입한다.압입된 수은의 부피와 압력의 관계 (Washburn 방정식) 에 근거하여 공경 분포를 계산할 수 있으며, 특히 큰 구멍 (지름 > 50nm) 과 총 공극도를 측정하는 데 적합하다.그러나 독이 있는 수은을 사용하기 때문에 조작에 각별히 신중해야 한다.
기체팽창법 (헬륨가스 비중계법): 헬륨가스 분자가 극히 작고 거의 모든 연결 공극을 관통할 수 있는 특성을 이용하여 시료를 측정하여 헬륨가스의 부피를 배출함으로써 재료의 골격 부피를 정확하게 얻을 수 있으며, 나아가 개공과 폐공을 포함한 총 공극도를 계산할 수 있다.이 방법은 정밀도가 높아 암석, 도자기, 금속 등 치밀한 재료의 공극도 측정에 널리 활용된다.
현미경 영상법: 스캔 전자현미경(SEM), 초점이온빔(FIB) 또는 마이크로미터급/나노급 CT 스캔 기술을 이용하여 공극의 2차원 또는 3차원 형상을 직접 관찰하여 공극의 크기, 형상 및 공간 분포를 직관적으로 분석할 수 있다.이 방법은 구멍 구조에 대한 시각적 정보를 제공하며 다른 측정 방법을 보완합니다.
공극도 분석의 응용은 재료 연구 개발과 공사 실천의 전 과정에 관통한다.석유공업에서 그것은 매장량 계산과 채굴 방안 설계의 기초이다;신에너지 분야에서는 배터리 전극 소재를 최적화하고 에너지 저장 효율을 높이는 관건이다;환경보호업종에서는 흡착제의 성능을 평가하고 고효률수처리재료를 설계하는 의거이다.선진 제조에서 그것은 경질 고강도 다공성 금속과 도자기의 제조를 지도하고 있다.공극도분석을 통해 과학연구일군들은 재료의 내부구조를"보고"계량화할수 있어 목적성있게 공예매개 변수를 조정하여 재료성능의 정확한 조절통제를 실현할수 있다.