2025-11-06   　 来源：麦克默瑞提克（上海）仪器有限公司  　>>进入该公司展台　

Heckel 方程用于描述粉体在压缩过程中的变形和致密化行为，其基本形式为压力（P）与孔隙率（ε）之间的一级速率过程，具体如下：

在综合考虑粉末的初始孔隙率以及压实后的极限孔隙率，该方程可进一步修正为以下形式：

其中，εmin 表示极限孔隙率，ε0 为起始压力 P0 下的孔隙率，系数 K 与材料硬度呈负相关，通常取杨氏模量或屈服应力中较小值的倒数。

假设干法工艺纤维化后的正负极以及固态电解质粉体颗粒的受压过程遵循上述 Heckel 方程，那么在测量一系列压力条件下的压实密度计算得孔隙率后，便可通过线性拟合获取极限孔隙率值，同时也能利用起始松装密度及孔隙率来进行验证。

选取两个批次的金属氧化物作为研究对象，使用 FT4 粉体流变仪中的标准可压性测试，得到 1-15 kPa 法向应力对应的压实密度。通过 AccuPyc III 1350 气体比重瓶法真密度仪确定该金属氧化物的真密度值为 2.7083 g/cm3，进而依据下式（3）计算出相应的孔隙率。

金属氧化物批次 1 的可压性结果如下：

金属氧化物批次 2 的可压性结果如下：

运用 FT4 粉体流变仪中的标准剪切池测试，测得无约束屈服强度 UYS，批次 1 和 2 分别为 11.70 kPa 与 9.22 kPa，将其代入式（2）中的 K，从而得出孔隙率与压力的相关性。

计算结果如下表所示：

根据线性拟合线，得出金属氧化物批次 1 和 2 的极限孔隙率分别为 35.2% 和 53.6% 。计算所得的起始松装密度与 FT4 粉体流变仪实测的松装密度 CBD 值相当接近，这有力地证实了此类金属氧化物的压实行确实能够借助 Heckel 方程进行推演，并成功获得极限孔隙率。

实际上，上述粉体的可压性结果不仅可以通过 FT4 粉体流变仪测得，还能利用 GeoPyc 1365 全自动包裹密度分析仪测得精确横向轴压力对应的密度作为压实密度。粉体材料在干法工艺中，如辊压后的电池极片等固体材料，也可借助 GeoPyc 1365 测得的包裹密度来计算孔隙率，并结合实际辊压工艺条件下的压力，对极限孔隙率结果进行验证。

以本文案例中的 FT4 粉体流变仪为例，其能够在单台仪器上实现多元测试，涵盖拟合计算和验证所需的可压性、屈服应力、松装密度等项目。在全面表征粉体性能的同时，还能计算得出极具价值的理论参数——极限孔隙率。