粉體有各種各樣的密度，如真密度，絕對密度，骨架密度，表觀密度，堆積密度，振實密度等等，等等，實在實在是讓人眼花繚亂，頭暈發漲，因此在講這個話題之前，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”，在生產中讓人感到迷惑的它經常會與表觀密度等概念混合一起，讓人一臉蒙蔽。下面先來一個表格對比一下。

粉體材料各種密度定義的對比表格

嚴格來說粉體的真密度指的是物質的質量除以體積（此體積不包含開孔和閉孔的體積）。對于帶有帶有閉孔（樣品內部有與外部不相連的空間，見下圖）樣品的而言，由于材料內部存在氣體/液體無法到達的閉孔（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、玻璃等少數較密實的非金屬材料外，絕大多數材料都有一定數量的內部孔隙，因此很多時候，真正的真密度實際上也沒得測量，從而工業上也有將真密度與骨架密度劃等號的說法，“具體真密度是怎么定義”，對于不同應用場景及應用范疇，明確我們將要研究的對象到底是何方神圣就行。而工業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。

由于超細粉體材料中，材料內部的閉孔并不多，大多時候可以忽略不計，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？

那我們為什么要測真密度？其一，在測定人工合成物質，比如測試人造石墨的石墨化程度時，需要真密度的數據測試；其二，真密度是粉體材料基本物理參數，其與材料的宏觀物理性質關聯甚大。真密度值取決于材料化學組成及純度，其值直接影響著材料的質量、性能及用途，許多無機非金屬材料都采用粉末原料來制造，因此在科研或生產中經常需要測定粉體真密度。

真密度值作為是材料學的重要參數，涉及的領域廣泛：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。

那具體真密度值對生產的指導意義是什么？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、化學成分以及α-氧化鋁含量等因素有關。真密度對氧化鋁再電解質中的沉降和擴散有一定影響，如果真密度過大，不利于氧化鋁顆粒再電解槽中擴散，造成氧化鋁沉降團聚于槽底。

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。浸液法是根據阿基米德原理，測定粉體的真體積，再由粉體的質量計算其真密度，而氣體容積法是根據氣體在密閉容器中遵守質量守恒定律，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

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（采用的介質多為浸潤性、揮發性強的液體，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、結果可靠等優點，是目前應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，在測量室逐漸加壓到一個規定值，然后氦氣膨脹進入膨脹室內，兩個過程的平衡壓力可由儀器自動記錄，根據質量守恒定律，通過標準球校準測量室和膨脹室的體積后，再確定試料的體積，計算出真密度。

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

圖2全自動真密度分析儀（產品來源：貝士德儀器）

比重瓶是早期使用的方法，在某些對真密度要求不高的材料領域有所應用，但測試介質水對很多物質有浸潤性，排水會比較困難，因此會造成誤差。而后起之秀，氣體容積法則具有無損檢測、排氣方便的特點，檢測結果更加準確，在自動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跟真密度存在較大差距，那么在應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，再進行測試即可得到材料真密度。如果把粉碎前后的結果整合在一起，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