多孔金属材料讲义.
多孔泡沫金属材料ppt课件
多孔泡沫金属材料
制备工艺方法Hale Waihona Puke 其分类（1）按制备工艺分类
（2）按被加工金属的物理状态分类
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多孔泡沫金属材料
制备工艺方法及其分类
（3）按孔隙的形成机理分类
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多孔泡沫铝的制备工艺
制备工艺介绍
（1）熔体发泡法
将合金熔化并保持温度为650 ～ 670 ℃;然后加 入M g 粉 , 以降低熔体的表面张力;搅拌 10 min 并添加定量的发 泡剂 , 控制处理温度为 530 ℃;在尽可能减少发泡剂分解的 条件下 ,必须保证发泡剂有充分的分散时间 ,发泡剂分散后, 合金注入模具并水冷,然后经压力机压制 ,得到二次发泡的发 泡先驱体 ;将先驱体在两相区温度下发泡 ,即可得到最终的 泡沫铝制品
粉末冶金发泡法是德国 Fraunhofer 应 用材料研究所发明的, 工艺原理是将混合铝粉 与发泡剂粉 ,经压缩得到具有气密结构的预制 体 ,加热预制体使发泡剂分解释放出气体, 迫 使预制体膨胀得到泡沫铝。该工艺稳定可控， 可制备各种异型件和复合结构，是当今研究
的热点方向。
（4）电化学沉积法
也称为镀覆金属法，通过金属喷涂工艺、硬化处理、化学预镀三个步骤, 将金属(如镍和铜等)覆盖在聚氯基甲酸乙酯材料上,再将脂原体用热分解的方法 去除, 从而制得泡沫金属。采用电沉积法生产的泡沫铝具有孔洞分布均匀 、孔 径小 、孔隙率高的特点,且其隔热和阻尼特性优于铸造法生产的泡沫铝。
孔径在 0. 5 ～ 6mm，孔隙率大于90% 的，称为泡沫金属 ( foam metal)
（2） 按孔的形 状特征
通孔结构 闭孔结构
（3）按其基体的种类进行分类: 多孔泡沫铝，多孔泡沫铸铁，多孔泡沫铝 合金，多孔泡沫镍等。
多孔金属材料
多孔金属材料多孔金属材料是一种具有较高比表面积和较低密度的材料。
其内部由许多不规则的孔隙构成，这些孔隙通过互相连接形成了一个连续的网络。
这种组织结构使得多孔金属材料具有多种独特的性能和应用。
首先，多孔金属材料具有较高的比表面积。
由于其内部充满孔隙，将会形成大量的孔隙表面，使得材料的表面积大大增加。
这样一来，多孔金属材料可以提供更多的表面活性位点，从而增加与其他物质的接触面积，提高反应速率和效率。
因此，多孔金属材料广泛应用于催化、吸附、分离等领域。
特别是在催化领域，多孔金属材料可以作为催化剂载体，为反应物提供更多的反应位点，提高催化效果。
此外，多孔金属材料还具有较低的密度和良好的力学性能。
其内部孔隙的存在使得材料的密度大大降低，因此多孔金属材料具有较轻的重量。
同时，由于孔隙的连续网络结构，多孔金属材料的强度和刚度也得到提高。
这使得多孔金属材料在航空航天、汽车、建筑等领域中得到了广泛的应用。
例如，多孔金属材料可以用于制造轻型飞机的结构件，以减轻飞机的重量和提高燃油效率。
此外，多孔金属材料还具有较好的导热性和导电性。
由于其内部孔隙结构，多孔金属材料的导热通道更加直接和连续，热量的传导性能更好。
因此，多孔金属材料被广泛应用于热交换器、散热器等领域。
同时，多孔金属材料的导电性能也很好，可以用于制造导电材料、电池等电子器件。
总之，多孔金属材料作为一种特殊的材料结构，具有较高的比表面积、较低的密度、良好的力学性能、导热性和导电性等特点。
通过调控多孔金属材料的孔隙结构和孔径分布，可以实现对其性能的调控和优化，从而适应不同的应用需求。
在未来的发展中，多孔金属材料有望在能源、环境、医学等领域中发挥更大的作用。
第五讲 金属多孔材料的应用及制备
青铜过滤元件示意图
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多孔钛是一种新型的过滤净 化材料，特点是耐腐蚀性强， 化材料，特点是耐腐蚀性强， 具有很好的物理机械性能， 具有很好的物理机械性能， 可以满足过滤工程对力学性 能的需要，使用寿命长， 能的需要，使用寿命长，应 用领域十分广阔， 用领域十分广阔，可适应多 种再生方法使得它在过滤方 面的应用更有价值。 面的应用更有价值。
孔率的测定 显微分析法：由显微镜观测出截面的总面积 S0 ， 和 SP ， 显微分析法： 再通过如下公式计算出其中包含的孔隙面积多孔体的孔率： 再通过如下公式计算出其中包含的 S
P O
× 100
%
质量体积直接计算法： 质量体积直接计算法：
典型热管中的热流和工作液流
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3.流体分布与控制（布气） 流体分布与控制（布气） 流体分布与控制
1—气体入口 气体入口2—辊筒底部与密封端 气体入口 辊筒底部与密封端 3—膜带 膜带 1—分流阀 分流阀2—压缩空气供应室 压缩空气供应室3—粉末冶金多孔 粉末冶金多孔 分流阀 压缩空气供应室 隔板4—煤矸石 煤矸石5—精煤 精煤6—原煤 原煤7—尾矿 尾矿8—尾矿 隔板 煤矸石 精煤 原煤 尾矿 尾矿 出口9—精矿出口 精矿出口10—栅栏板 栅栏板11—煤矸石出口 出口 精矿出口 栅栏板 煤矸石出口
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多孔材料的合成化学讲课讲稿
凝胶、层柱材料
4 多孔材料的合成机理
分子筛的转化机理 介孔材料的合成机理 多孔材料的合成机理
中硅酸根与铝酸根离子的聚合反应 阳离子的模板效应
征。
沸石与分子筛的骨架结构
在骨架中硅氧四面体是中性的，而铝氧四 面体则带有负电荷，骨架的负电荷由阳离子来 平衡。骨架中空部分（就是分子筛的孔道和笼） 可由阳离子、水或其它客体分子占据，这些阳 离子和客体分子是可以移动的，阳离子可以被 其它阳离于所交换。分子筛骨架的硅原子与铝 原于的摩尔比例常常被简称为硅铝比（Si／Al， 有时也用SiO2／Al2O3表示)。
次孔）。 ⑥溶胶-凝胶法 ⑦化学腐蚀法 ⑧多层自组装——双重模板,有控制的破坏； ⑨聚合物作模板剂； ⑩乳浊液作模板剂；
介孔和大孔材料的孔径控制：主要合成方法
• 现在有许多合成方法可被用来合成介孔材料和大孔材料，如按 产物的孔直径分类，主要有以下几种： 2～５nm，使用不同链长的表面活性剂作模板剂； 2 ～7nm，高温合成； 4 ～7nm，二次合成﹙合成后水热处理﹚； 4 ～10nm，使用带电的表面活性剂和中性有机物； 4 ～11nm，二次合成﹙水-胺合成后处理﹚；多层自组装——有 控制的破坏； 2 ～30nm，聚合物作模板剂； ＞50nm，乳浊液作模板剂； ＞150nm，胶体颗粒﹙模板剂﹚晶化。
保温隔热材料
多孔材料具有较高的气孔率和较低的基体导热系 数，所以这种材料具有很好的隔热保温效果。利 用多孔材料的这种优点可以将其用于各种防止热 辐射的场合，以及用于保温节能方面，因此从环 保和节能两方面来说都是有利的。
采用多孔材料建筑材料可以让房屋具有非常好的 保温隔热效果；航天器的热保护系统就广泛采用 了多孔材料
多孔金属材料
多孔金属材料
多孔金属材料是一种具有特殊结构和性能的材料，其具有许多独特的优点，因
此在各个领域都有着广泛的应用。
多孔金属材料通常具有高度的孔隙率和较大的比表面积，这使得它们在吸附、过滤、隔热、隔声等方面具有独特的优势。
本文将介绍多孔金属材料的组成、制备方法以及应用领域。
多孔金属材料通常由金属颗粒或纤维通过一定的方法组装而成，其孔隙结构可
以精确控制，从而实现对材料性能的调控。
常见的多孔金属材料包括泡沫金属、多孔板、网状结构等。
这些材料具有高度的孔隙率和连通的孔隙结构，使得气体和液体可以在其中自由流动，具有优秀的过滤和吸附性能。
制备多孔金属材料的方法多种多样，常见的方法包括模板法、发泡法、粉末冶
金法等。
模板法是利用模板的空隙结构来制备多孔金属材料，可以通过模板的选择来控制孔隙结构和孔隙大小；发泡法是利用金属的发泡性质来制备多孔金属材料，可以实现大面积、连续生产；粉末冶金法是利用金属粉末的成型和烧结来制备多孔金属材料，可以实现复杂形状和微观结构的控制。
多孔金属材料在各个领域都有着广泛的应用。
在能源领域，多孔金属材料可以
作为催化剂载体、电极材料等，具有优异的传质性能和催化性能；在航空航天领域，多孔金属材料可以作为轻质结构材料、隔热隔烟材料等，具有优异的强度和耐高温性能；在生物医学领域，多孔金属材料可以作为植入材料、药物载体等，具有良好的生物相容性和生物活性。
总之，多孔金属材料具有独特的结构和性能，其制备方法多样，应用领域广泛。
随着材料科学的不断发展，相信多孔金属材料将会在更多领域展现出其独特的价值，为人类社会的进步做出更大的贡献。
第12章多孔材料讲解PPT课件
金属离子
溶解度大的硅源和铝源有利于 生成小晶体，反之生成大晶体
碱： 碱金属、碱土金属氢氧化物 水
有机模板 30
硅铝比 决定产物的结构和组成 产物的硅铝比 反应混合物硅铝比，
对于高硅沸石，晶化速度随凝胶 中铝含量的增加而减小
（括号中数字是SBU在已知结构中出现的次数）
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3、沸石类型材料的合成
20世纪40年代末，成功模拟天然沸石的模型和生 产条件，水热条件合成出低硅沸石分子筛。
1954年，A型和X型分子筛工业化生产，接着研 究与开发出一系列低硅与中硅铝比沸石分子筛 （如NaY型沸石、大孔丝光沸石、L型沸石等）
我国于1959年合成出A型分子筛和X型分子筛， 随后合成出Y型分子筛和丝光沸石。
孔道对吸附物有形状选择性 热/化学稳定性 易再生
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3. 沸石与分子筛的骨架结构
由硅氧四面体和铝氧四面体组成的三 维骨架结构，骨架中由环组成的孔道 是沸石的最主要结构特征。
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硅氧四面体[SiO4]4-和铝氧四面体[AlO4]5通过共用氧原子连接而成,统称为TO4四面体
T通常指Si, Al, P原子, 有时指B，Ga，Be
基本结构单元是笼 （方钠石笼）
表面由6个四元环和8个六元环围成的，称为[4668]笼。
笼的平均孔径：6.6 Å,
孔穴内有效体积：160
Å3 17
A型沸石结构类似于氯化钠晶体结构。笼和立方体 笼间隔联结起来，得到A型沸石晶体结构。 8个笼 连接后，当中形成一笼，它是A型沸石的主晶穴。
A型沸石的线状连接图
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1. A型沸石LTA水热合成
Na12[(AlO2)12(SiO2)12]· 27H2O
13.5g
铝酸钠 加300mL H2O溶解
多孔材料PPT教学课件
硅铝分子筛：亲水
应用：消除环境污染如苯、CO等 香烟过滤嘴：高科技---国家烟草局
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沸石分子筛的性质
均一孔径：强烈筛分能力 筛分氧气与氮气：重要应用项目 分子筛膜：水与氢气；氢气与烃 燃料电池重要课题
气体分离
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沸石分子筛的性质
强的离子交换能力：nM1m+---mM2n+
洗涤剂：消除水中的Mg2+与Ca2+
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第2节 沸石类材料及其结构特征
• 沸石和分子筛的性质 沸石和类沸石分子筛是应用最广泛的 催化剂和吸附剂，其结构的规则有序性， 决定了其性质的可预测性。沸石不同与其 它无机氧化物是因为沸石具有以下特殊性 质：
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（1）骨架组成的可调变性； （2）非常高的表面积和吸附容量 （3）吸附性质能被控制，可从吸水性到疏水性； （4）酸性或其他活性中心的强度和浓度能被调 整； （5）孔道规则且孔径大小正好在多数分子的尺寸 范围之内； （6）孔腔内可以有较强的电场存在； （7）复杂的孔道结构允许沸石和分子筛对产物、 反应物或中间物有形状选择性，避免副反应；
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3.高硅沸石（Si/Al＞5） 如：ZSM-5（MFI）、 ZSM-11（MEL）、β 沸 石（BEA） 4.全硅分子筛（Si/Al接近∞） 优势是没有阳离子，与含有阳离子的硅铝 酸盐沸石相比较有较大的有效孔径尺寸。 5.全硅笼合物 笼合物的结构可以看作是由小环（4、5、6或8 元环）组成的笼堆积而成，尽管骨架较为空旷， 但由于其窗口太小，几乎没有吸附能力，如方 钠石。
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•
磷酸铝（AlPO-n)作为类沸石材料， 是另一类分子筛。它们的骨架是由AlO4 四面体和PO4四面体连接而成。从概念 上讲，认为中性的磷酸铝骨架是作为中 性的纯硅分子筛中两个Si被一个Al和一 个P所取代。而且磷酸铝骨架Al或P能被 其它元素所取代生成MeAPO-n或SAPOn分子筛。
金属多孔材料
金属多孔材料非金属081班田子明 080604133摘要：金属多孔材料是当前发展较快的一种功能材料，它具有渗透性好、孔径可调、耐腐蚀、耐高温、强度高等优点，可以制成过滤器、分离膜、消音器、催化剂载体、电池电极、阻燃防爆等材料，在原子能、石化、冶金、机械、医药、环保等行业已得到了广泛的应用。
关键词：属金多孔材料制备方法应用所谓多孔金属材料是指一种金属骨架里分布着大量孔洞的新型材料, 以多样化孔隙为特征的广义阻尼材料。
按其结构来分,可分为无序和有序两类,前者如泡沫材料, 而后者主要是点阵材料。
按孔之间是否连通,可分为闭孔和通孔两类,前者含有大量独立存在的孔洞, 后者则是连续畅通的三维多孔结构。
多孔金属由金属骨架及孔隙所组成,具有金属材料的可焊性等基本的金属属性。
相对于致密金属材料, 多孔金属的显著特征是其内部具有大量的孔隙。
而大量的内部孔隙又使多孔金属材料具有诸多优异的特性,如比重小、比表面大、能量吸收性好、导热率低(闭孔体)、换热散热能力高(通孔体)、吸声性好(通孔体)、渗透性优(通孔体)、电磁波吸收性好(通孔体)、阻焰、耐热耐火、抗热震、气敏(一些多孔金属对某些气体十分敏感)、能再生、加工性好, 等等。
多孔有机高分子材料强度低且不耐高温,多孔陶瓷则质脆且不抗热震,因此,多孔金属材料被广泛应用于航空航天、原子能、电化学、石油化工、冶金、机械、医药、环保、建筑等行业的分离、过滤、布气、催化、电化学过程、消音、吸震、屏蔽、热交换等工艺过程中,制作过滤器、催化剂及催化剂载体、多孔电极、能量吸收器、消音器、减震缓冲器、电磁屏蔽器件、电磁兼容器件、换热器和阻燃器,等等。
另外,还可制作多种的复合材料和填充材料。
多孔金属既可作为许多场合的功能材料,也可作为一些场合的结构材料, 而一般情况下它兼有功能和结构双重作用, 是一种性能优异的多用工程材料。
一、金属多孔材料的研究现状金属多孔材料属于人造多孔材料。
近10 年来，多孔材料特别是金属多孔（泡沫）材料发展迅速。
第十一章多孔材料详解
沸石分子筛具有如下特点：
在分子筛骨架结构中形成许多有规则的孔道和空腔， 这些孔道和空腔在分子筛形成过程中充满着水分子和一 些阳离子，其中水分子可以通过加热脱除，形成有规则 的孔道和空腔结构骨架，通道的尺寸大到足够允许客体 分子通过，而阳离子则定位在孔道或空腔中一定位置上。 在孔道和空腔中的阳离子是可以交换的，经阳离子 交换后，可以使分子筛的催化及吸附性能产生较大的变 化，例如 A 型分子筛骨架中的钠离子可以被 K+ 、 Ca2+ 所 交换。不同离子交换后的 A 型分子筛的吸附有效孔径会 发生变化；用稀土离子交换后的 Y 型分子筛具有很好的 催化反应活性。
硅氧四面体共用两个顶点，可连接成长链 ：
通式
[ Si n O 3n + 1 ] ( 2n + 2 )
-
这种链状硅酸根之间，通过阳离子相互结合成束，即
成纤维状硅酸盐，如石棉。 石棉
硅氧四面体共用两 个顶点，形成环状阴 离子结构 ：如绿柱石
Be3Al2(SiO3)6
SiO44- 共三个顶点相联，可形成片状（层状）结构，层
具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当的一类物质 。分子筛的应用非常广泛，可以作高效干燥剂、选择性吸 附剂、催化剂、离子交换剂等。 • 常用分子筛为结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，是由硅氧四面 体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小（通 常为0.3~2 nm）的孔道和空腔体系，因吸附分子大小和 形状不同而具有筛分大小不同的流体分子的能力。
与层之间通过阳离子约束，得片层状硅酸盐。
如云母 KMg3 ( OH )2 Si3 AlO10
金云母
SiO44- 共用四个顶点，结成三维网络状结构，如沸石类。 沸石有微孔，有笼，有吸附性。孔道规格均一。 根据孔径的大小，可筛选分子，称沸石分子筛。
多孔材料精品PPT课件
Ⅰ、二维蜂窝材料 Ⅱ、三维开孔泡沫材料 Ⅲ、三维闭孔泡沫材料
多孔材料的基本参量表征
多孔材料是由固相和通过固相形成的孔隙所组成 的复合体，它区别于普通密实固体材料的最显著 特点是具有有用的孔隙。
多孔材料最基本的参量是直接表征其孔隙性状的 指标，如孔率 、孔径、比表面积等。另外多孔 材料的性能也在很大程度上依赖于孔隙形貌、孔 隙尺寸及其分布。
D L /(0.785)2 L / 0.616
气泡法
气泡法是利用对通孔 2r cos r 2 p
材料具有良好浸润性 的液体浸渍多孔样品， 使之充满开孔隙空间， 然后以气体将连通孔 中的液体推出，依据 所用气体压力来计算 孔径值。
气体吸附法
在恒温下，将作为吸附质
的气体分压从0.01-1atm逐
多孔材料的类型
多孔材料的相对孔隙含量（即孔率，又称孔隙率 或孔隙度）是变化的。
根据孔径尺寸在2nm以下的称为微孔，2nm-50nm为 介孔，而在50nm以上的称为大孔。也可根据材料 分为多孔金属、多孔陶瓷、多孔塑料等。
另外根据孔率大小也可分为中低孔率材料和高孔 率材料，前者多为封闭型，后者则会呈现三种类 型：蜂窝材料、开孔泡沫材料、闭孔泡沫材料。
根据BET多层吸附模型，吸附量与吸附质气体分压 之间满足如下关系：多层吸附模型，吸附量与吸附
质气X体 p分0p压之p间 满足X如1M下C关系XC：MC1pp0
流体透过法
透过法是通过测量流体透过多孔体的阻力来测算比 表面积的一种方法，其中用的较多的是气体。
在层流条件下，将多孔材料中的孔道视为毛细管通 过理论推导及实验可得出比表面积公式：
密度与对应致密材质密度的比值：
(1
r ) 100%
(1
多孔金属材料的制备及其在行业中的应用
多孔金属材料的制备及其在行业中的应用第一章引言多孔金属材料，是一种由金属材料制备而成的具有规则或无规则孔洞结构材料。
它通过一系列物理或化学方法，在坚韧的金属基质中形成了分布均匀、孔径连续、空间复杂的孔道网络。
由于其微观结构具有高度可调性，因此被广泛应用于众多领域。
本文将介绍多孔金属材料的制备方法及在行业中的应用。
第二章多孔金属材料的制备方法2.1 金属减薄法金属减薄法是最早用于制备多孔金属材料的方法之一。
该方法以单晶或多晶金属片作为原材料，通过机械或电化学方式减薄至亚微米甚至纳米级别，制备出具有均匀孔径、可控孔径大小的多孔金属材料。
2.2 阳极氧化法阳极氧化法主要是利用金属在酸性电解质中腐蚀的一种方法，经过氧化处理可以制备出具有规则或无规则孔洞结构的多孔金属材料。
该方法适用于Al、Mg、Ti等轻金属材料的制备，且制备工艺简单。
2.3 聚集焊接聚集焊接是通过一定的连铸技术将小颗粒金属或金属丝聚集在一起，然后在某种环境下加热，热处理等方式使这些颗粒或丝相互连接成孔道，制备出多孔金属材料。
该方法制备出的多孔金属材料表面光滑、孔径连续、可调性强。
第三章多孔金属材料在行业中的应用3.1 催化剂载体多孔金属材料在催化领域的应用十分广泛。
传统的载体材料如氧化铝、硅胶等存在性质不稳定、孔洞难以调控等缺陷。
而多孔金属材料可以通过孔径、组成、形态等多种因素进行调控，使其具有优异的物理和化学性质，因而成为理想的催化剂载体。
制成的多孔金属材料催化剂表现出较高的稳定性、选择性和效率、在化工、医药等领域有着广泛的应用。
3.2 能源材料多孔金属材料由于具有较大的比表面积和可孔径调控等优势，被广泛应用于能源材料领域。
可利用多孔金属材料制备高性能电池电极、柔性锂硫电池等。
多孔金属材料在制备电极时，可以充分增加电极的活性材料负载量，提高电极的导电性、自由度和稳定性。
3.3 生物医学领域多孔金属材料在生物医学领域的应用也得到了广泛关注。
多孔金属膜材料
多孔金属膜材料
多孔金属膜材料是由金属材料制成的具有多个孔隙的膜状材料。
这些孔隙可以是微小的孔洞、裂纹或通道结构。
多孔金属膜材料通常具有以下特点:
1. 高渗透性: 多孔金属膜材料具有高度的渗透性，可以高效地
传递液体或气体分子。
2. 大表面积: 多孔金属膜材料的孔隙结构使其具有相对较大的
表面积，从而增加与周围环境的接触面积，提高反应速率。
3. 可调控的孔隙结构: 多孔金属膜材料的孔隙结构可以通过控
制制备条件进行调控，从而实现不同尺寸和形状的孔隙结构，以满足不同应用需求。
4. 高载氧量: 由于多孔金属膜材料的特殊结构，其表面可以容
纳较多的氧分子，从而具有较高的载氧量，有利于气体分离和传递。
多孔金属膜材料具有广泛的应用领域，如催化剂载体、过滤材料、气体分离和传递、传感器等。
在催化剂领域，多孔金属膜材料的高渗透性和大表面积可提高催化反应的效率；在过滤材料领域，多孔金属膜材料可实现高效的固体分离和液体过滤；在气体分离和传递领域，多孔金属膜材料可用于制备气体分离膜和氢气传递膜；在传感器领域，多孔金属膜材料可用于制备高灵敏度和高选择性的传感器。
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气体吸附法
本法是在朗格缪尔（Langmuir）单分子层吸附理论 的基础上，由Brunauer、Emmett、Teller等3人进 行推广，从而得出的多分子层吸附理论（BET理论） 方法。其中常用的吸附质为氮气，对于很小的表面 积也用氪气，在液氮或液态空气温度下进行吸附， 可以避免化学吸附的干扰气。
p dd p V p d dV p P dd VV
p d 2 r V cL o d s 2 S r L d c So p s d dV S P dd VV
Sc1oV sm 0p ax d VSWM 1 coV sm 0p ax dV
接触角测量
普遍认可的接触角定义是： 过三相接触点,向l-g界面 做切线,l-g界面切线与s-l 界面之间的夹角,即为接触 角。
对多孔材料的研究是由沸石开始的；
沸石
沸石是一种矿石，最早发现于 1756年。瑞典的矿物学家克朗 斯提（Cronstedt）发现有一 类天然硅铝酸盐矿石在灼烧时 会产生沸腾现象。
分子筛具有均匀的微孔结构， 这些孔穴能把比其直径小的分 子吸附到孔腔的内部，并对极 性分子和饱和分子具有优先吸 附能力，因而能把极性程度不 同，饱和程度不同，分子大小 不同及沸点不同的分子分离开 来。(0.3-2.0 nm)
pr22rcos
上述公式表明，使汞浸入孔隙所需压力取决于汞的表面张力、浸 润角和孔径。汞对多数材料不浸润,这是本法的基本要求。
比表面积的测定
要使汞浸入不浸润的孔隙中，须外力做功 以克服过程阻力。 视毛细管孔道为圆柱形， 用p+dp的压力使汞充满半径为r-dr～r的毛 细管孔隙中，此时多孔体中的汞体积增量 为dV，则其压力所做的功为：
DL/0 (.78)25L/0.616
(完整word版)多孔材料
无机新材料多孔材料学院：环境与化学工程学院班级：应用化学01班姓名：乔梦茹学号：41004010120多孔材料应用化学01班乔梦茹41004010120摘要：多孔材料可分为金属和非金属两大类,也可细分为多孔陶瓷材料、高分子多孔材料和多孔金属材料3 种不同的类型。
多孔金属材料又称为泡沫金属,作为结构材料,它具有密度小、孔隙率高、比表面积大等特点;作为功能材料,它具有多孔、减振、阻尼、吸音、隔音、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种性能。
而且,多孔金属材料往往兼有结构材料和功能材料的双重作用,是一类性能优异的多用途材料。
关键词：多孔材料微孔材料制备应用近年来,多孔金属材料已经在冶金、石油、化工、纺织、医药、酿造等国民经济部门以及国防军事等部门得到了广泛的应用。
在材料科学研究中,永不改变的话题是探索新材料。
人们注意到许多天然材料因其多孔的结构而具备优良的性能,因此,人们发展出了各种人造多孔材料。
作为材料科学研究中较年轻的一员,多孔材料迅速成为近年来国际科学界关注的热点之一。
1、多孔材料的分类多孔材料的重要特征是孔的种类和属性，具体包括孔道与窗口的大小尺寸和形状、孔道维数、孔道走向、孔壁组成等性质，可以按照不同标准来划分多孔材料的类型。
国际纯粹和应用化学协会（IUPAC）以孔径尺寸为标准将多孔材料定义为三类：微孔材料、介孔材料、大孔材料。
此外，多级孔材料（微孔-介孔、微孔-大孔、介孔-大孔）成为多孔材料研究的又一热点领域，是新一代材料的代表。
1、微孔材料：微孔材料按照其结构和组成的特点可以分为沸石分子筛，类分子筛空旷骨架材料以及金属-有机骨架化合物（MOF）。
a)沸石分子筛天然沸石是一类天然硅铝酸盐矿物，并且在灼烧时会产生气泡膨胀的类似沸腾的现象，因此将其定义为沸石。
二十世纪四十年代，以Barrer R.M.为首的沸石化学家成功模仿天然沸石的生成环境，在水热条件下加热碱和硅酸盐的水溶液，合成出来首批低硅铝比的沸石分子筛。
多孔金属材料的制备方法及应用研究
多孔金属材料的制备方法及应用研究本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！多孔金属材料是金属基体与孔隙共同组成的复合材料，也是一种新型的集结构和功能于一体的材料，因其具有独特的性质而备受广大科研工作者的热切关注. 它不仅比重低、强度高，而且具有消音、减振、耐热、渗透等诸多良好的性能，因而在化工、建筑、国防、医学、环保等领域有广泛的应用.从多孔金属材料的性质考虑，多孔金属既承接了金属方面的性能，又具有多孔材料方面的性能. 作为金属材料，相比玻璃、陶瓷、塑料等非金属，它具有耐高温、良好的导电导热性、高强度，易加工成型的特点; 作为多孔材料，它比致密金属有诸多良好的性能，如轻质、比表面积大、吸能好等. 根据金属的状态和孔隙形成的来源，逐渐产生了许多制备多孔金属材料的工艺，有些在原有的工艺条件下进行了优化和创新，并取得了一定的成效.1 多孔金属材料的制备方法从多孔金属材料的定义上讲，它是多孔和金属两个词的统一体，这给科研工作者提供了制备多孔金属的着手点，从而衍生出一系列制备多孔金属的工艺，包括材料的选择、孔隙结构的来源、设备调整、工艺参数的确定等方面. 金属的状态可以分为液态、固态、气态和离子态，而气孔的产生通常是以直接和间接的方式，两者相结合从而产生了不同的制备工艺. 传统上可分为铸造法、金属烧结法、沉积法等.1. 1 铸造法铸造法分为熔融金属发泡法、渗流铸造法和熔模铸造法等.1. 1. 1 熔融金属发泡法熔融金属发泡法包括气体发泡法和固体发泡法. 此方法的关键措施是选择合适的增粘剂，控制金属粘度和搅拌速度，以优化气泡均匀性和样品孔结构控制的程度. 此法主要用于制备泡沫铝、泡沫镁、泡沫锌等低熔点泡沫金属. 对于熔融金属发泡法，当前研究较多的是泡沫铝. 李言祥对泡沫铝的制备工艺、泡沫结构特点及气孔率方面进行了深入的实验研究; 于利民等人根据采用此法生产泡沫铝在国内外泡沫金属的发展形势，总结并探讨了其制备工艺及优缺点.1) 气体发泡法气体发泡法指的是向金属熔体的底部直接吹入气体的方法. 为增加金属熔体的粘度，需要加入高熔点的固体小颗粒作为增粘剂，如Al2O3和SiC 等. 吹入的气体可选择空气或者像CO2等惰性气体. 虽然设备简单、成本低，但孔隙尺寸和均匀程度难以控制. 徐方明等用这种方法制备出了孔隙率为90!以上的闭孔泡沫铝; 覃秀凤等介绍了该方法原理，并研究了增粘剂、发泡气体流量和搅拌速度等工艺参数对实验结果的影响.2) 固体发泡法固体发泡法即向熔融金属中加入金属氢化物的方法. 发泡剂之所以为金属氢化物，是因为它会受热分解，生成的气体逐渐膨胀致使金属液发泡，然后在冷却的过程中形成多孔金属. 增粘剂主要选择Ca粉来调节熔体粘度，发泡剂一般为TiH2 . 采用同样的方法原理，可以通过向铁液中加入钨粉末和发泡剂的方式生成泡沫铁，但很少有相关的文献报道.Miyoshi T等人采用这种方法制备出了泡沫铝.1. 1. 2 渗流铸造法和熔模铸造法两种方法的相似之处在于都是将液态金属注入装有填料的模型中，构成多孔金属的复合体，然后通过热处理等的方式将杂质除去，经过冷却凝固得到终产物多孔金属; 区别在于前者模型中填充的是固体可溶性颗粒( 如NaCl、MgSO4等) 或低密度中空球，后者铸模由无机或有机塑料泡沫( 如聚氨酯) 和良好的耐火材料构成.Covaciu M 等用渗流铸造法制备了开孔型和闭孔型的多孔金属材料，John Banhart用熔模铸造法制备了多孔金属，详细研究了产品结构、性能及应用. 用渗流铸造法制备的多孔金属，其孔隙率小于80!，常用来制备多孔不锈钢及多孔铸铁、镍、铝等合金，虽然用这种方法制备的多孔金属孔隙尺寸得到准确控制，但成本较高. 熔模铸造法制备的多孔金属成本也很高，孔隙率比前者高，但产品强度低.1. 2 金属烧结法金属烧结法包括粉末烧结法、纤维烧结法、中空球烧结法、金属氧化物还原烧结法、有机化合物分解法等.1. 2. 1 粉末烧结法粉末烧结法指的是金属粉末或合金粉末与添加剂按一定的配比均匀混合，压制成型，形成具有一定致密度的预制体，然后进行真空环境下高温烧结或钢模中加热的方式除去添加剂，最终得到多孔金属材料. 此法可用来制备多孔铝、铜、镍、钛、铁、不锈钢等材料. 通过粉末烧结法制备的多孔金属材料，其孔隙特性主要取决于采用的方法工艺和粉末的粒度.王录才等采用冷压、热压、挤压三种方式制备预制体，详细研究了铝在不同炉温下加热的发泡行为.根据所选添加剂的不同，粉末烧结法又分为粉末冶金法和浆料发泡法. 两者选用的添加剂分别为造孔剂和发泡剂.造孔剂分为很多种，如NH4HCO3、尿素等. 陈巧富等用NH4HCO3作造孔剂，经过低温加热和高温烧结的方式制备出了多孔Ti-HA 生物复合材料，孔径范围100 ～500 μm，抗压强度高达20 MPa，可作为人体骨修复材料. 国外David C. D 等用尿素作造孔剂制备出了具有一定孔隙率的泡沫钛; JaroslavCapek等以NH4HCO3为造孔剂，用粉末冶金法制备出了孔隙率为34 !～51!的多孔铁，并作出了多孔铁在骨科应用方面的设想.关于发泡剂的选择，TiH2或ZrH2常作发泡剂制备多孔铝、锌，而SrCO3常作为发泡剂制备多孔碳钢. 李虎等用H2O2作发泡剂，用浆料发泡法制备出了多孔钛，经过对其力学性能测试和碱性处理获得了有望成为负重骨修复的理想材料.1. 2. 2 纤维烧结法纤维烧结法指金属纤维经过特殊处理后经过压制、成型、高温烧结的过程形成的多孔金属. 运用这种方法制备的多孔金属材料，其强度高于烧结法.1. 2. 3 中空球烧结法中空球烧结法指金属空心球粘结起来进行烧结，从而得到多孔金属材料的方法. 常用来制备多孔镍、钛、铜、铁等，制得的金属兼具闭孔和开孔结构.其中金属空心球的制备方法是: 用化学沉积或电沉积的方法在球形树脂表面镀一层金属，然后除去球形树脂. 特别的是，多孔金属的孔隙尺寸可以通过调整空心球的方式来进行控制.1. 2. 4 金属氧化物还原烧结法该方法旨在氧化气氛中加热金属氧化物获得多孔的、透气的、可还原金属氧化物烧结体，再在还原气氛中且低于金属的熔点温度下进行还原，从而得到开口的多孔金属. 这种方法可用来制备多孔镍、钼、铁、铜、钨等. 因为很难找到制备高孔隙率的多孔铁的方法，Taichi Murakami 等用炉渣中的氧化物发泡，并采用氧化还原法制备出了多孔铁基材料.1. 2. 5 有机化合物分解法将金属的草酸盐或醋酸盐等进行成型处理后，再在合适的气氛下加热烧结. 如草酸盐分解反应式为Mx( COO) y→xM + YCO2式中: M 为金属·金属的草酸盐分解释放CO2，在烧结体中形成贯通的孔隙. 在制备过程中金属有机化合物可以成型后加热分解，再进行烧结.1. 3 沉积法此法是指通过采用物理或化学的方法，将金属沉积在易分解的且具有一定孔隙结构的有机物上，然后通过热处理方法或其他方法除去有机物，从而得到多孔金属. 沉积法一般分为电沉积法、气相沉积法、反应沉积法等.1. 3. 1 电沉积法该法是以金属的离子态为起点，用电化学的方法将金属沉积在易分解的且有高孔隙率三维网状结构的有机物基体上，然后经过焙烧使有机物材料分解或用其他的工艺将其除去，最终得到多孔金属. 具体操作步骤为: 预处理、基体导电化处理、电镀、后续处理. 常用来制备多孔铜、镍、铁、钴、金、银等.国外Badiche X 等用这种方法对泡沫镍的制备及性能进行了深入研究; 单伟根等电沉积法制备了泡沫铁，确定了基体的热解方式对泡沫铁的结构性能方面造成不同的影响，并且确定了最佳实验条件. Nina Kostevsek 等研究了平板电极上和多孔氧化铝模板上的铁钯合金，并对二者的电化学沉积动力学进行了比较.1. 3. 2 气相沉积法该法是在真空状态下加热液态金属，使其以气态的形式蒸发，金属蒸气会沉积在固态的基底上，待形成一定厚度的金属沉积层后进行冷却，然后采用热处理方法或化学方法去除基底聚合物，从而得到通孔泡沫金属材料. 蒸镀金属可以为Al、Zn、Cu、Fe、Ti 等.1. 3. 3 反应沉积法反应沉积法，顾名思义指的是金属化合物通过发生反应，然后沉积在基体上的过程. 具体操作环节是，首先将泡沫结构体放置在含有金属化合物的装置中，加热使金属化合物分解，分解得到的金属沉积在多孔泡沫基体上，然后进行烧结去除基底，得到多孔金属. 通常情况下，金属化合物为羟基金属，在高温条件下发生分解反应，如制备多孔铁、镍等.2 多孔金属材料的性能及应用多孔金属材料可作为结构材料，也可作为功能材料. 同时结构决定性能，对于多孔金属而言，它的结构特点表现为气孔的类型( 开孔或闭孔) 、大小、形状、数量、分布、比表面积等方面. 多孔金属材料在航空航天、化学工程、建筑行业、机械工程、冶金工业等行业得到了广泛的应用，此外，在医学和生物领域也具有广阔的发展潜力. Qin Junhua等对多孔金属材料性能和用途两方面的研究进展做了重要阐述，并提出针对当前的形势，需要拓展多孔金属材料其他方面用途的必要性.2. 1 结构材料多孔金属材料具有比重小、强度高、导热性好等特点，常用作结构材料. 可作汽车的高强度构件，如盖板等; 可作建筑上的元件或支撑体，如电梯、高速公路的护栏等; 也可作为航天工业上的支撑结构，如机翼金属外壳支撑体、光学系统支架，或用来制作飞行器等. 最常用的是多孔铝. 魏剑等提到了多孔金属材料可用来制作节能门窗、防火板材等，实现了其在建筑领域的应用价值.利用多孔金属材料的吸能性能，可制作能量吸收方面的材料，如缓冲器、吸震器等. 最常见的是多孔铝. 比如汽车的冲击区安装上泡沫铝元件，可控制最大能耗的变形; 还有将泡沫铝填充入中空钢材中，可以防止部件承受载荷时出现严重的变形. 与此同时，多孔铝兼具了吸音、耐热、防火、防潮等优势.2. 2 功能材料2. 2. 1 过滤与分离材料根据多孔金属的渗透性，由多孔金属材料制作的过滤器可用来进行气- 固、液- 固、气- 液、气-总第209 期李欣芳，等: 多孔金属材料的制备方法及应用研究13气分离. 多孔金属的渗透性主要取决于孔的性质和渗透流体的性质. 过滤器的原理是利用多孔金属的孔道对流体介质中粒子的阻碍作用，使得要过滤的粒子在渗透过程中得到过滤，从而达到净化分离的目的. 铜、不锈钢、钛等多孔金属常用来制作金属过滤器，多孔金属过滤器被广泛应用于冶金、化工、宇航工业、环保等领域.在冶金工业中，通常用多孔不锈钢对高炉煤气进行除尘; 回收流化床尾气中的催化剂粉尘; 在锌冶炼中用多孔钛过滤硫酸锌溶液; 熔融的金属钠所采用的是镍过滤器，此过程用于湿法冶炼钽粉等.在化工行业中，多孔不锈钢、多孔钛具有耐腐蚀性，常用作过滤器来进行过滤. 比如一些无机酸或有机酸，如硝酸、亚硝酸、硼酸、96!硫酸、醋酸、草酸;碱、氢氧化钠; 熔融盐; 酸性气体，如硫化氢、气态氟化氢; 一些有机物，如乙炔; 此外，还有蒸汽、海水等.在宇航工业中，航空器的净化装置采用的是多孔不锈钢，制导舵螺中液压油和自动料管路中气体的净化也是采用这种材料，此外还可用于碳氢化合工艺中催化剂的回收.在环保领域里，主要是利用过滤器来净化烟气、废气及污水处理等方面. 其中要实现气- 气分离，需要对多孔材料的尺寸有更精准的要求，涉及到纳米多孔金属材料的制备工艺及其具有的性能等问题.奚正平等对洁净煤、高温气体净化、汽车尾气净化等技术作了具体的阐述，使用这些技术有利于缓解当前的环保问题.此外，医学上常用多孔钛可过滤氯霉素水解物，也可作为医疗器械中人工心肺机的发泡板等.2. 2. 2 消音减震材料利用多孔金属材料的高孔隙率性能，可制作吸声材料. 在吸声的作用上，通孔材料明显优于闭孔材料. 通过改善声波的传播途径来达到消音的目的，这与多孔金属材料的材质和孔洞的结构密切相关. 因为多孔钛还具有良好的耐高温、高速气流冲刷和抗腐蚀性能，所以被应用到燃气轮机排气系统等一些特殊的工作条件中，这种排气消声装置轻质、高效率、使用寿命长.段翠云等介绍了吸声材料的分类及应用，探讨了空气流阻和孔隙结构对吸声特性的影响. 王月等制备了孔径为2 ～7 mm，孔隙率为80!～90!，平均吸声系数为0. 4 ～0. 52 的泡沫铝，结果表明孔径越小，孔隙率、厚度越大，吸声性能越好. Ashby MF 等在书中提到了利用泡沫金属的吸声性能可以生产消声器产品.利用多孔金属材料的抗冲击性，可用来制作减震材料. 多孔金属的应力- 应变( σ - ε) 曲线可以分为三个阶段，即弹性变形阶段、脆性破碎阶段和紧实阶段，进而可以划分为三个区域. 从曲线走势来分析，当多孔金属材料在受到冲击力时，应变滞后于应力，所以其在受到外界应力时首先变形的是它的骨架部分，随着外界应力的增大，骨架易发生破碎，当骨架受到挤压时，应变不再发生很大的变化. 其中破碎阶段的起点为多孔材料的屈服强度. 当受到外加载荷时，孔的变形和坍塌会消耗大量能量，从而使得在较低的应力水平上有效地吸收冲击能. 中间部分区域表现出它的能量吸收能力，左边部分区域面积表现出它的抗冲击能力，面积越大，它所属的性能越好.2. 2. 3 电极材料由于多孔金属材料具有高孔隙率、比表面积大等优点，因此常用来制作电极材料，常用的有多孔铅、镍等. 刘培生等结合多孔金属电极的类型和特点，阐述了其制备工艺和性能强化的必要性，值得深思.多孔铅可用作铅酸电池中反应物的载体，可以填充更多的活性物质，减轻了电池重量，也可以用作良好的导电网络以降低电池内电阻. 轻质高孔隙率的泡沫基板和纤维基板，与传统的烧结镍基板相比有明显的优势，前者有高能量密度、良好的耐过充放电能力、低成本，满足了氢镍、镉镍等二次碱性电池的技术要求. 多孔镍在化学反应工程中用作流通性和流经型多孔电极，因为它除具有上述优点外，还可以促进电解质的扩散、迁移以及物质交换等. 此外，它还可用作电化学反应器.袁安保等具体分析了镍电极活性物质的结构、性质以及热力学和动力学，而且研究了它的制备工艺及应用，对MH-Ni 电池的开发具有重要意义.孔德帅等制备出了纳米多孔结构的镍基复合膜电极，结果表明，此复合膜在20A·g - 1 的冲放电流密度下，经过1 000 次充放电循环，电容保持率为94!. 近年来，对锌镍电池的研究受到了国内外的热切关注，费锡明等针对锌镍电池制作技术的进展，阐述了当前面临的诸多问题并提出了相应的解决方案，为新型化学电池的进一步研究提供了重要线索.2. 2. 4 催化载体材料泡沫金属韧性强、高传导、耐高温、耐腐蚀等性能，可制作催化载体材料. 由于载体本身的比表面积较小，为增大金属载体与催化剂活性组分之间的结合力，需预先在载体上涂上一层氧化物. 然后将催化剂浆料均匀涂抹在泡沫金属片的表面，经过压制成型，再将其置于高温环境中，可以使电厂废弃料得到有效妥善处理.2. 2. 5 生物医学材料多孔钛及钛合金在医学上作为修复甚至替代骨组织的材料，需要具有较好的生物相容性，否则会使人体产生不良反应. 而且要与需替代组织的力学性能相匹配. 一般通过控制孔隙的结构和数量来调整多孔钛的强度和杨氏模量. 多孔镁在生物降解和生物吸收上有很好的作用，也可作为植入骨的生物材料.此外，多孔金属材料具有良好的电磁波吸收性能，可以作电磁屏蔽材料; 对流体流量控制有较高的精准度; 具有独特的视觉效果，利润高，可以用作如珠宝、家具等装饰材料.3 多孔金属材料的研究现状及存在问题1) 近些年来对多孔金属的研究多为低熔点、轻金属，其中研究最多的为泡沫铝. 人们利用多孔金属的性能，将其运用到了实际生产和生活中，但对它的其他性能还有待研究和探索. 多孔金属的研究范围、应用领域还需要进一步扩展，如多孔金属在催化领域、电化学领域或其他领域的应用等.2) 在多孔金属材料的制备方法中，都存在孔隙在金属基体上的数量和分布等关键问题. 孔径尺寸、孔隙率的可控性和孔隙分布的均匀性等性质，以及多孔金属的作用机制还需要进一步探究和完善.3) 多孔金属材料作为冶金和材料科学的交叉领域，需要强化综合多方面的理论知识，而不是就单一方面进行研究. 在多孔金属材料课题研究过程中，需要在理论分析的基础上，在实践过程中尽可能降低成本，避免材料的浪费，简化工艺，缩短工序.4) 一些多孔金属材料的开发，还停留在实验室阶段，距工业中大规模生产和应用还存在着很大距离，需要研究者们共同努力，早日实现需求- 设计-制备- 性能- 应用一体化.本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！。
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声学 性能
卢天健,何德坪,陈常青,赵长颖,方岱宁,王晓林.超轻多孔金属材料的多功能特性及应导热性能
多孔金属材料的导热系数介于金属材料（10-300W/m K）与隔热材料（<0.2 W/m K）之间，并随着孔隙率的增加而减小。
耐热性能
多孔金属是一种骨架或薄膜结构，所以其拥有很强的耐热性，即使达到基体金 属的熔点也不融化。
金属材料&多孔金属材料
Metal Material & Porous Metal Material
目录
研究进展 多孔金属结构特征与特性 多孔金属的制备方法 多孔金属的应用 多孔金属的展望
概述
密度小、孔隙率高、比表面 积大
强度及韧性高、导电导热性好、 抗冲击能力强
能量吸收性好及特殊的传热 和声学等特点 珊瑚及珊瑚剖面示意图
多孔金属对电磁波具有优良的屏蔽作用，特别是对高频电磁波屏蔽 导热性能
耐热性能
散热性能
付全荣,张依鈖,段滋华,李煜. 多孔泡沫金属及其在化工设备中的应用[A].化工机械,2010.
渗透性能
导热性能 渗透性能是开孔多孔金属的一种特性。渗透性能随孔隙率的增加而
增大，又随两端压力差增大而增加。通过对多孔金属孔结构（如孔隙率 、孔径、开孔度）的控制，可以获得不同透过性能的多孔金属材料。
多孔金属的抗冲击特性表现在其具有显著的吸收碰撞能量的能力。
散热性能
付全荣,张依鈖,段滋华,李煜. 多孔泡沫金属及其在化工设备中的应用[A].化工机械,2010.
声学性能
声波射向多孔金属时，孔内介质（一般为空气）在声波作用下，产 导热性能 生振动引起声波射向孔壁表面，产生漫射而干涉消音。同时，孔内介质 在声波作用下发生压缩伸张变形，引起介质与孔壁之间摩擦，使声能转 化为热能，从而起到吸声、消音效能。如果声波能进入多孔金属内（通 孔），就会使其内部骨架振动而吸收声能，借机械运动将声能转换为热 能。
铸造法
化学反 应法
沉积法 烧结法
刘京雷,叶先勇,何元章,徐宏. 多孔金属材料制备方法的研究进展[A]. 材料导报A:综述篇,2013.
铸造法
铸造法是目前比较成熟的工业化生产多孔金属材料的方法。 铸造法适用于材料熔点相对较低的金属材质，主要有铝合金、 钢、铜、青铜、黄铜等，所制备的多孔金属孔隙度可达90%以 上。
根据其孔洞的连通性可分为闭孔和开孔二大类，前者是含有大量独立 存在的孔洞，后者是连续畅通的三维多孔结构。
三维闭孔材料
三维开孔材料
闭孔材料具有比重小，刚性和比强度好，吸振及吸音性能好等特点;开 孔材料除了具有上述特点之外，还具有渗透性、通气性好等特点。
田大容,柏凯,王扬,赵领晨,米娇娇,孙琦. 多孔金属材料制备工艺及展望[A].甘肃冶金,2014.
2.多孔金属结构特征与特性
孔径
孔径分为体孔径和面孔径。体 孔径是指孔的等效直径，但不 易直接测量；面孔径指截面上 孔的截面多边形的等效直径。
孔隙率
孔隙率为孔隙所占体积与总 体积之比。
结构特征
比表面积
比表面积指一定体积下的表面 积与其体积之比。多孔金属的 比表面积大约为10-40cm2/cm3。
气孔形状
耐热性能
由于多孔金属具有不同的结构特征，一般情况下闭孔多孔金属具有 吸音、隔声性能；而开孔多孔金属的吸声、消音性能更好。
散热性能
付全荣,张依鈖,段滋华,李煜. 多孔泡沫金属及其在化工设备中的应用[A].化工机械,2010.
电磁波屏蔽性能
效果更好。高频电磁场通过多孔泡沫金属时产生感应电势而形成感应涡 流，与原磁场反向的涡流磁场产生抵消作用，起到电磁屏蔽效果，屏蔽 作用远高于导电性涂料及导电性材料。
多孔金属在近几十年得到了广泛的关注并实现了快速的发展，在能源环 保、石油化工等领域得到了应用，可解决生产过程中液体、气体原料和贵重 资源的回收，产品的提纯净化等问题，推动了现代工业技术的进步。
王静,杨军,张建. 多孔金属材料制备技术研究进展[A]. 兵器材料科学与工程,2013.
多孔金属材料的类型
根据具体工艺不同，铸造法又分为直接吹气法、熔体发 泡法、渗流法、金属-气体定向共晶凝固法等。
刘京雷,叶先勇,何元章,徐宏. 多孔金属材料制备方法的研究进展[A]. 材料导报A:综述篇,2013.
骨骼及骨骼的显微照片
1.研究进展
1
密度小、孔隙率高、比表面 积大
优点
3
2
强度及韧性高、导电导热性好、 抗冲击能力强
能量吸收性好及特殊的传热 和声学等特点
多孔金属材料 是20世纪40年代发 展起来的一种新型 材料，由金属基体 和大量孔隙组成， 孔隙将金属相分割 成许多小单元，又 称为多孔泡沫金属， 具有与传统材料不 同的新型结构。
由于制备方法的不同，多孔金 属的气孔可分为球状、胞状、 多边形状和不规则形状等多种 形态。
卢天健,何德坪,陈常青,赵长颖,方岱宁,王晓林.超轻多孔金属材料的多功能特性及应用[A].力学进展,2006.
多孔金属的主要特性有：
热物 理性 能 渗透 性能 力学 性能
特性
电磁波 屏蔽性 能
能量 吸收 性能
耐热性能
多孔金属既可作为许多应用的结构材料，也可作为一些场合的功能 材料，而一般情况下它兼具功能和结构双重作用，是一种性能优异的多 功能工程材料。 散热性能
付全荣,张依鈖,段滋华,李煜. 多孔泡沫金属及其在化工设备中的应用[A].化工机械,2010.
3.多孔金属的制备方法
按照孔隙的产生方式，典型的制备方法主要分为：
付全荣,张依鈖,段滋华,李煜. 多孔泡沫金属及其在化工设备中的应用[A].化工机械,2010.
能量吸收性能
多孔金属的能量吸收性能表现出两种特性，即阻尼特性和抗冲击特性。
在交变应力作用下发生振动时，会造成内部的应力应变分布不均匀， 引起孔洞发生膨胀（缩小）和扭曲，产生膨胀能和畸变能，使能量损失， 耐热性能 因此多孔金属表现出良好的阻尼特性。
散热性能
当热量流经开孔多孔金属时，其巨大的比表面积使散布在其中的流体产生复杂的 三维流动，从而具有较高的散热能力。
力学性能
多孔金属的抗拉强度比较低，但是抗压强度和抗弯强度较高。 导热性能
耐热性能
散热性能
多孔金属在承受压 应力时其应力-应变曲线 上的塑性变形阶段(名义 应变在0.5%~75%范围)的 应力几乎恒定不变。它们 在变形时大量的能量被转 变为塑性能，并以热量形 式耗散。