从多尺度多孔介质的吸附滞后推断孔隙连通性

蒸气吸附实验广泛用于评估孔径分布，但有时在吸附和脱附等温线之间观察到的大滞后现象仍难以解释。这种滞后受孔隙网络连通性的影响，此前已通过无限晶格上的渗流进行建模。我们的假设是，渗流实际上是通过连接始终暴露于外部环境的可及大孔的有限微孔网络发生的。我们推导了一个适用于吸附/脱附等温线的通用公式，引入了一种衡量分级孔隙连通性的简单指标——始终暴露孔隙的分数 $f$。该模型既解释了有限尺寸渗流中的“小世界”连接，又结合了单孔填充、液体插入固体基质以及空化等其他滞后机制。我们的公式能够拟合并解释多种吸附质（稀有气体、水和有机物）及多孔材料（水泥浆、牙釉质、多孔玻璃、炭黑和纳米管）的主吸附/脱附等温线和扫描等温线，包括具有宽孔径分布和大滞后的情况。即使在吸附实验中这些大孔从未被填充，该方法也能量化材料中渗流大孔的普遍程度。吸附等温线中出现的独特凸起被解释为气相成核势垒的降低，并具有普适的温度标度律。