培训小结：低场核磁第34次培训

2023-10-10 10:03:12, 李文郁苏州纽迈分析仪器股份有限公司

大家好，我是今天的小编，清华大学李文郁。磁共振实验室与纽迈合作的低场核磁培训，今天迎来了第34期。本期由小编本人主讲，主题为：

主题：低场核磁在水泥基材料中的理论模型及应用（一）

关键词：低场核磁，水泥基材料，弛豫，孔

水泥基材料是一类典型的、复杂的多孔材料。低场核磁既可用于测试成型试块的孔结构，又可用于追踪水化反应过程中微结构的变化，带来其他常规表征方法难以提供的信息，助力解决科学问题与工程问题。土木工程专业的同学们初次接触低场核磁方法，有一些共性的疑惑：

“我的样品是否适合测低场核磁，测了能得到什么信息？”“弛豫是什么？为什么时间可以转化成孔径？”“我的样品应该选用哪种脉冲序列？怎么调参数？”“我选的数据处理模型和参数是否正确？”“为什么我的低场核磁数据和氮吸附/压汞等数据存在偏差？”“不同设备、不同方法、不同样品测到的低场核磁数据具有可比性吗？”……而磁共振方向的同学们则可能想了解水泥基材料的特性，从而展开针对性的工作。

因此，磁共振实验室与苏州纽迈公司合作，将基于本专题展开系列培训，希望为同学们的科研工作提供思路。

本期是系列专题第一期，作为“引言”式的开篇，本期主要介绍了水泥基材料特质、低场核磁用于研究水泥基材料的独特优势，以及表征的整体思路和流程。从下一期开始，我们将针对性的进行难点攻关，敬请期待。

（1）水泥基材料特点

水泥是水硬性胶凝材料，水泥粉末通过一系列物理化学反应（常称为水泥水化），形成具有多种孔隙层级的硬化浆体结构。

伴随水泥水化过程，生成晶相与非晶相的水化产物；同时也由于水的消耗和水化产物的生成，带来了多种尺度上的“孔”——矿物颗粒逐渐靠近、表面生成水化产物从而围成的毛细孔或水化产物间孔，水化产物C-S-H凝胶自身结构带来的凝胶孔与层间孔，以及有时由于含气量过高导致的气孔。

与分子筛等常见的刚性、规整多孔材料不同，水泥基材料的“孔”更像是“隙”——不均一、不规整、不稳定（可随温度、湿度、压力等发生大幅变化）；更精妙的是，有些孔甚至是凝胶相结构的一部分，其微结构的演变可以影响力学性能。

（2）低场核磁表征优势

由于以上特点，水泥基材料的表征，尤其是孔结构的表征，长期以来都具有一定争议。对于刚性、规整多孔材料的常规表征方法，例如气体吸附与压汞法，由于需要进行抽真空等预处理，缩减了凝胶相中的水量、影响了固有孔结构；如果采用加热的方法，也会破坏含结晶水的晶相产物，对孔结构有难以预期的影响。此外，此类表征方法会破坏样品，一次实验后无法在原样品基础上重复实验进行验证，因此常有数据稳定性和重复性方面的问题。

低场核磁以水分子中的¹H为探针进行表征，因此可以大幅规避以上预处理的问题，样品制备简便；又因为是无损检测，可反复测试，重复性较好。