多孔金属材料的制备及应用_杨雪娟

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多孔金属材料的制备方法及应用研究论文

多孔金属材料的制备方法及应用研究论文一、制备方法1.颗粒模板法：通过选择合适的颗粒模板（如聚苯乙烯微球）将其包裹在金属粉末上，然后通过烧结或电解沉积等方式将金属粉末固化成多孔结构。

2.溶胶凝胶法：通过溶胶凝胶方法将金属原料溶解于溶液中，然后加入适量的模板剂，通过调节溶胶凝胶条件如温度、浓度等，使金属原料在模板上逐渐凝胶成形。

3.电解沉积法：通过在电解池中将金属离子还原成金属原子，然后将金属原子沉积在电极表面，形成多孔结构。

可以通过控制电解条件如电解电压、电流密度等来调节多孔金属的孔隙大小及形貌。

4.粉末冶金法：通过将金属粉末与孔隙形成剂混合均匀后，进行压制和烧结等处理，使金属粉末在烧结过程中形成孔隙结构。

二、应用研究论文1.论文标题：“多孔铜材料的制备及其在催化剂中的应用研究”该论文首先采用溶胶凝胶法制备了多孔铜材料，并通过扫描电子显微镜和氮气吸附-脱附实验表征了其孔隙结构特征。

然后，将多孔铜材料应用于催化剂中，研究了其在有机反应中的催化性能。

实验结果表明，多孔铜材料具有较高的催化活性和选择性，可作为一种高效催化剂应用于有机合成领域。

2.论文标题：“多孔镍材料的制备及其在氢制氨催化剂中的应用研究”该论文通过电解沉积法制备多孔镍材料，并通过X射线衍射和透射电子显微镜等表征手段研究了其晶体结构和孔隙结构特征。

然后，将多孔镍材料应用于氢制氨催化剂中，研究了其在氢制氨反应中的催化性能。

实验结果表明，多孔镍材料具有较高的催化活性和稳定性，可作为一种有效的催化剂应用于氨合成工业。

3.论文标题：“制备方法对多孔铝材料孔隙结构及性能的影响研究”该论文通过颗粒模板法制备了多孔铝材料，并系统研究了制备方法对其孔隙结构和性能的影响。

结果表明，不同制备方法在形成多孔结构时会产生不同的孔隙大小和分布，进而影响多孔铝材料的物理和化学性质。

该研究为多孔金属材料的制备方法提供了重要的参考依据。

综上所述，多孔金属材料制备方法包括颗粒模板法、溶胶凝胶法、电解沉积法和粉末冶金法等，其应用研究主要集中在催化剂、氢制氨催化剂等领域。

多孔金属材料的制备及应用研究

２０１６年第１１期ＰｏｐｕｌａｒＳｃｉｅｎｃｅ科学大众·科学教育1.多孔金属材料多孔材料是指具有发达孔隙的材料，其兼备了结构支撑性和多孔吸附性能于一身，具有良好的应用效果，根据材料性质来划分，多孔材料有金属和非金属材料两种，关于金属材料又称为泡沫金属，其密度较小、孔隙分布发达，具有微小的孔道，比表面较大，具有一定的结构支撑性，同时材料的多孔性能够吸音、隔音、散热和吸收冲击能量，对电磁有一定的屏蔽作用，由于多孔材料兼具了结构材料和功能材料的双重功能。

因此，其应用领域较为广泛，当前在石油化工、医药纺织、建筑工程、冶金制造等多个领域中，作为一种重要的金属材料，在科学材料中发挥着不可取代的作用。

2.多孔金属材料制备2.1鋳造法当前多孔金属材料铸造制备主要有三种方法，即熔融金属发泡、渗流和熔模铸造。

熔融金属发泡分为气体发泡和固体发泡两种形式，在熔融金属中添加粘稠剂，将发泡物质注入到熔融金属中，控制其搅拌速度，实现发泡的均匀性，这种铸造方法适用于熔点较低的金属材料，如铝材料、镁材料和锌材料等。

气体发泡技术是指在金属底部进行吹入气体，并添加固体小颗粒控制熔融金属的粘度，这种制作方法的流程简单，成本低廉，但是材料的孔隙尺寸和均匀程度较难控制，固体发泡法是将金属氢化物添加到熔融金属中，其受热后会分解为气体，实现金属发泡的目的。

渗透和熔模制造法的原理相似，将液态金属注入到填料模型中，采用热处理的方式清除杂质，从而得到多孔结构的金属，常用的金属颗粒主要是一些可溶性颗粒，这两种方法制备的多孔金属空隙尺寸控制精确，适用于不锈钢多孔材料的制备，但是其制作成本较高。

2.2金属烧结法金属烧结法是指将可以高温燃烧的物质填充到金属材料中，经过高温烧结之后进行脱除，从而得到具有空隙的材料，当前金属烧结法制备多孔材料的常用物质有粉末、纤维、中空球、金属氧化物及有机物等，将这些物质和金属材料按照一定的比例进行混合，制备成高密度的预制金属物，在特定的高温环境下来进行加热，最终得到多孔金属材料。

浅谈金属多孔材料的制备方法与应用

浅谈金属多孔材料的制备方法与应用关键词：功能机构；金属加工；多孔材料文献标识码：A文章编号：1671-7597(2011)0120144-01多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。

由于多孔材料具有相对密度低、比强度高、比表面积大、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等优点，其应用范围远远超过单一功能的材料。

近年来金属多孔材料的开发和应用日益受到人们的关注。

从20世纪中叶开始，世界各国竞相投入到多孔金属材料的研究与开发之中，并相继提出了各种不同的制备工艺。

1 金属多孔材料的制备工艺1.1 粉末冶金(PM)法。

该方法的原理是将一种或多种金属粉末按一定的配比混合均匀后，在一定的压力下压制成粉末压坯。

将成形坯在烧结炉中进行烧结，制得具有一定孔隙度的多孔金属材料。

或不进行成形压制的步骤，直接将粉末松装于模具内进行无压烧结，即粉末松装烧结法。

1.2 纤维烧结法。

纤维烧结法与粉末冶金法基本类似。

用金属纤维代替金属粉末颗粒，选取一定几何分布的金属纤维混合均匀，分布成纤维毡，随后在惰性气氛或还原性气氛中烧结制各金属纤维材料。

该方法制各的金属多孔材料孔隙度可在很大范围内调整。

1.3 发泡法。

1)直接吹气法。

对于制备泡沫金属，直接吹气法是一种简便、快速且低耗能的方法。

2)金属氢化物分解发泡法。

这种方法是在熔融的金属液中加入发泡剂(金属氢化物粉末)，氢化物被加热后分解出H2，并且发生体积膨胀，使得液体金属发泡，冷却后得到泡沫金属材料。

3)粉末发泡法。

该方法的基本工艺是将金属与发泡剂按一定的比例混合均匀，然后在一定的压力下压制成形。

将成形坯经过进一步加工，如轧制、模锻等，使之成为半成品，然后将半成品放入一定的钢模中加热，使得发泡剂分解放出气体发泡，最后得到多孔泡沫金属材料。

1.4 自蔓延合成法。

自蔓延高温合成法是一种利用原材料组分之间化学反应的强烈放热，在维持自身反应继续进行的同时产生大量孔隙的材料合成方法。

模板法制备多孔金属材料及其应用的开题报告

模板法制备多孔金属材料及其应用的开题报告一、选题背景多孔材料因其结构具有大量的孔隙和表面积，具有很多优异的性能，如吸附、分离、催化等方面的应用前景广阔。

而多孔金属材料作为一种新兴的多孔材料，在催化、电化学、传感等领域也具有广泛的应用，因此受到了广泛关注。

二、选题意义多孔金属材料在分离和催化方面具有很好的效果，而制备方法的不断优化将会让其性质更加优异。

而在当前工业化生产的需要下，如何制备高品质、低成本的多孔金属材料，是一个非常有意义的问题。

因此，本文将从制备多孔金属材料的方法、性质以及应用方面进行探究。

三、论文研究内容1.多孔金属材料的基本理论2.多孔金属材料制备方法及工艺的探究3.多孔金属材料的物理和化学性质分析4.多孔金属材料在分离和催化方面的应用四、研究方法1.文献综述：通过查阅图书馆、互联网和各大数据库，了解国内外有关多孔金属材料的研究现状，其中包括多孔金属材料的制备方法、性质等。

2.实验室制备：通过选取合适的金属材料、反应条件等参数，采用常规的溶液化学方法制备多孔金属材料，对所制备样品进行各种性质测试。

3.应用测试：使用多孔金属材料进行吸附、分离、光催化等相关应用测试，并对测试结果进行分析和评价。

五、预期研究结果通过本次研究，预期将得到以下结果：1.对多孔金属材料制备方法的研究，可以为多孔金属材料的大规模制备提供参考。

2.对多孔金属材料的性质和应用进行研究，可以为其在催化、分离、吸附等领域的应用提供物理支持。

3.通过本次研究并且得到多孔金属材料制备的新方法或新结构，可以拓宽其应用领域，为工业化生产打下基础。

综上所述，通过对多孔金属材料的制备方法及应用的研究，可以为现代化生产技术提供技术支持，促进相关企业技术的更新换代，提高产品的质量和竞争力。

金属基多孔材料的制备及应用

金属基多孔材料的制备及应用２０１０ＮＯ．０７ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＨｅｒａｌｄ工业技术科技创新导报金属基多孔材料是２０世纪８０年代展起来的一种新型多功能结构材料，其金属基体（母体）内分布着大量的孔洞，兼有功能和结构双重属性。

金属基多孔材料不仅保留了金属的特性，而且具有吸能减振、消音降噪、电磁屏蔽、低热导率等特殊的特性［１］，已经成为材料领域研究的热点之一。

目前，对于金属基多孔材料的定义还不尽一致。

有文献将闭孔结构的金属多孔材料称为胞状金属，将孔隙率在４５％～９０％的开孔结构多孔材料称为多孔金属，孔隙率大于９０％的多孔材料称为泡沫金属［２～３］。

但是，金属基多孔材料被大多数学者广义的理解为金属基体中含有一定尺寸孔径、一定孔隙率的金属材料。

目前，较为常见的制备金属基多孔材料方法有金属熔体凝固法（如熔体发泡法、铸造法等）、粉末冶金法以及金属沉积法（如气相沉积法、电沉积法等）。

本文从金属基多孔材料制备原理出发，对各种制备方法的工艺特点进行了综述。

１金属基多孔材料的制备方法１．１金属熔体凝固法金属熔体凝固法是一种广义的称法，是指金属由液态向固态转变过程中通过某种方法造成材料内部出现孔隙，金属凝固后内部组织保持孔隙状态。

１．１．１熔体发泡法熔体发泡法是指在金属熔体中生成或者直接吹入气体，金属凝固后在材料内部留下孔洞。

目前利用熔体发泡法制备的多孔材料主要以镁、铝合金为主，采用的工艺主要为发泡剂法和气体吹入法。

发泡剂法主要利用的是粉末金属氢化物受热分解产生气体，气体被封闭在金属内部生成多孔材料。

气体吹入法的原理直接向熔融金属底部吹入空气、二氧化碳或惰性气体等，在金属熔体中产生气泡。

这种方法具有简便、易控、产品孔隙率高、可连续生产大体积的多孔材料等优点。

采用气体吹入法需要调节合适的温度，一般将基体金属加热到较低的熔化状态或者半固态，同时加入增粘剂增加熔体粘度以减少气体的逸出。

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！。

多孔材料的制备和应用

多孔材料的制备和应用多孔材料是一种具有许多小孔和孔道的材料，可以按照其材料种类、制备方式等不同的特征进行分类。

这种材料在化学、生物、材料等领域中有广泛的应用，例如催化剂、吸附剂、分离材料等。

本文将从多个角度介绍多孔材料的制备和应用。

一、多孔材料的制备1.溶胶-凝胶法（Sol–gel process）该方法是一种利用溶胶和凝胶的构象转变来制备多孔材料的方法。

首先将一种溶胶和另一种溶剂混合，并加入催化剂。

溶胶通过溶解催化剂，触发了反应，并凝胶化成一种固体材料。

性能良好的多孔材料通常需要经过高温处理得到。

2.氧化还原法（Redox process）氧化还原法是利用氧化还原反应（redox reaction）来制备多孔材料的方法。

在该法中，通常使用两种不同材料之间的氧化还原作用来形成孔隙。

钛酸铋（TiO2-Bi）是一种常见的多孔材料，其制备过程从阳极化铋开始，然后向铋中添加氢氧化钠（NaOH），使其脱水并形成多孔材料。

3.气凝胶法（Aerogels）气凝胶法是以超临界流体干燥为基础的一种制备多孔材料的方法。

在该方法中，将稀有气体如氦气和二氧化碳加入混合物中，并使之达到超临界状态，然后将混合物凝胶化。

这种材料被称为气凝胶，并被广泛应用于隔热、吸声等方面。

二、多孔材料的应用1.吸附剂多孔材料的一个主要应用是作为吸附剂，用于除去液态或气态中的污染物质。

当水或气体通过多孔材料时，它会被材料中的孔洞捕捉，从而有效地除去污染物。

常见的吸附材料包括活性炭、沥青和硅胶。

2.分离材料多孔材料还广泛应用于分离材料领域。

例如，通过使用多孔材料如分离膜，可以将不同种类的液体和气体分离开来。

多孔材料的结构可以精确控制，从而允许将不同的分子大小和形状分离开来。

3.催化剂多孔材料还被广泛用作催化剂，这是由于它们的高表面积和可调控的孔径大小。

常用的多孔催化材料包括散担催化剂、载体型催化剂和交联多孔聚合物催化剂。

多孔材料的结构可以精确控制，从而允许对催化剂活性、选择性和稳定性进行更好的控制。

纳米多孔贵金属材料的制备及其在催化反应中的应用研究

纳米多孔贵金属材料的制备及其在催化反应中的应用研究纳米多孔贵金属材料是一种新型的材料，因其在表面积、吸附性能、催化性能等方面的优异性能而备受关注。

本文着重介绍了纳米多孔贵金属材料的制备方法和在催化反应中的应用研究。

一、纳米多孔贵金属材料的制备方法1、硬模板法硬模板法是一种通过精密合成纳米孔道的方法。

该方法是以硅胶等作为模板，将贵金属溶液填充至模板中，经过高温加热和酸处理后，硼硅酸盐玻璃模板被溶解，留下了纳米孔道和贵金属的纳米结构。

该方法具有模板准确，制备孔道尺寸可控，均一性好的优点，但需要大量的固定化反应。

2、软模板法软模板法是一种通过界面反应合成纳米孔道的方法。

该方法是将贵金属溶液浸入嵌段聚合物中，通过溶剂的挥发和热处理，聚合物被分解，留下了贵金属纳米孔道结构。

该方法具有制备过程简单、制备时间短、规模化工艺可行等特点，但制备的孔道尺寸和分布不易控制。

3、溶剂热法溶剂热法是一种通过高温高压快速合成纳米多孔贵金属材料的方法。

该方法是将贵金属溶液和无机溶剂混合，经高温高压热处理后，溶剂在高温高压下被转化，同时金属离子被还原，形成纳米多孔贵金属材料。

该方法具有制备速度快、易于控制、成本低等特点，但制备过程的高温高压和有机溶剂的使用会导致环境污染。

二、纳米多孔贵金属材料在催化反应中的应用研究1、有机物降解纳米多孔贵金属材料具有高的比表面积和优越的催化活性，因此在有机物降解领域有着广泛的应用。

例如，贵金属纳米多孔材料可以作为高效的催化剂参与催化氧化反应，在污水处理等领域发挥重要作用。

2、能源转化纳米多孔贵金属材料在能源转化领域也具有重要的研究价值。

例如，纳米多孔贵金属材料可以用作催化剂，用于电解水制氢，在新能源领域具有广泛的应用前景。

3、有机合成纳米多孔贵金属材料可以作为高效催化剂参与有机化学反应。

例如，贵金属纳米多孔材料可以作为催化剂，对烯烃和芳香族化合物进行加氢反应。

同时，在有机合成过程中，纳米多孔贵金属材料还可以作为固相反应催化剂，促进化学反应的进行。

材料科学研究——多孔材料的制备及应用

材料科学研究——多孔材料的制备及应用1.引言作为制造业和高科技工业的基础，材料科学一直处于高速发展之中。

多孔材料是一种具有很多空隙或孔隙的材料，它们在表面积、孔径、孔隙率等方面具有特殊的物理化学特性，可以应用在能源、环保、生物医学和新能源储存等领域。

2.多孔材料的制备2.1 物理法多孔材料的制备方法可以分为物理法、化学法和生物法。

物理法适用于一些易于制备材料和基础材料较为单一的多孔材料。

物理法主要有凝胶法、模板法、相转化法、溶剂挥发法等。

2.2 化学法化学法多用于制备高级多孔材料，具有很高的可控性。

常见的化学法制备多孔材料有溶胀法、氧化物转化法、模板法、微乳液法、溶胶-凝胶法等。

2.3 生物法生物法是通过模仿生物体内食物颗粒的自组装机能来制备多孔材料，生物法制备的多孔材料在生物医学、环保以及催化剂等领域具有很多应用。

3.多孔材料的应用3.1 催化剂多孔材料的高比表面积、孔径和孔隙率为其在催化剂领域的应用提供了广泛的可能性。

多孔材料可以成为高效催化剂的载体，提高催化剂的稳定性和效率。

例如，金属-有机骨架材料是一种新型的多孔材料，它在催化剂领域的研究和应用具有很高的潜力。

3.2 电池材料多孔材料还可以作为电池材料的负极和正极原料。

比如，多孔碳材料可以用作锂离子电池的负极材料，因其表面积大、导电性好，可提高电池的能量密度和循环寿命。

3.3 环境保护多孔材料可以用于环境保护领域的废水处理和二氧化碳捕获与转化。

例如，金属有机骨架材料可以用于废水处理，具有高效吸附多种有机物和重金属离子的功能。

同时，多孔材料可以用于二氧化碳捕获和转化，以解决气候变化和能源危机等问题。

3.4 生物医学多孔材料在生物医学领域也有广泛的应用。

例如，多孔陶瓷材料可以用于人工骨骼修复；多孔生物可降解聚合物可以作为人工血管等医学器械的基材；外科义肢的制作也可以使用多孔材料。

4.总结多孔材料作为一种有着特殊物理化学性质的材料，在能源、环保和生物医学等领域有着广泛的应用。

多孔金属材料的制备及应用研究进展

多孔金属材料的制备及应用研究进展一、本文概述多孔金属材料作为一种具有独特物理和化学性能的新型材料，近年来在科研领域和工业应用中均受到了广泛的关注。

本文旨在综述多孔金属材料的制备方法以及其在各个领域的应用研究进展。

多孔金属材料因其高比表面积、良好的透气性、优良的导热导电性能以及可调节的孔径和孔结构等特点，使得它们在催化剂载体、能源存储与转换、分离与过滤、生物医学以及声学等多个领域具有广泛的应用前景。

本文将从多孔金属材料的制备技术、性能表征以及应用实例等方面进行深入探讨，以期对多孔金属材料的研究与应用提供有益的参考。

二、多孔金属材料的制备方法多孔金属材料的制备方法多种多样，这些方法的选择主要取决于所需的孔结构、孔径大小、孔形貌、孔分布以及金属材料的类型。

下面我们将详细介绍几种主流的多孔金属材料制备方法。

粉末冶金法：这是一种传统的多孔金属材料制备方法。

它首先通过压制或烧结金属粉末形成多孔结构，然后经过高温烧结，使粉末颗粒间的连接更加紧密，形成具有一定强度和刚度的多孔金属材料。

粉末冶金法可以制备出孔径分布均匀、孔结构稳定的多孔金属材料，但制备过程需要高温，且制备周期较长。

模板法：模板法是一种可以精确控制多孔金属材料孔结构的方法。

它通过使用具有特定孔结构的模板（如聚合物泡沫、天然生物模板等），将金属前驱体填充到模板的孔洞中，然后通过化学反应或热处理将金属前驱体转化为金属材料，最后去除模板，得到具有模板孔结构的多孔金属材料。

模板法可以制备出具有复杂孔结构、高比表面积的多孔金属材料，但制备过程需要复杂的模板设计和制备，且模板的去除过程可能会对孔结构产生影响。

熔体发泡法：熔体发泡法是一种通过在金属熔体中引入气体来制备多孔金属材料的方法。

它首先将金属加热至熔化状态，然后通过物理或化学方法向熔体中引入气体，使气体在熔体中形成气泡。

随着气泡的长大和上浮，金属熔体在气泡周围凝固，形成多孔结构。

熔体发泡法可以制备出孔径较大、孔结构开放的多孔金属材料，且制备过程相对简单，但制备出的多孔金属材料孔径分布较宽，孔结构稳定性较差。

多孔金属材料的制备研究进展

孔金属材料。解决的方法一是采用高速搅拌使得发
阵，栅材料。按孔洞连通性来分，可分为闭孔和通格孔两类，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。与致密材料相比，多孔金属材料具有高孔隙度、比重小、比强度好、透过性能好、吸音、吸振及绝热等优点。正因为多孔金属材料兼具结构材料和功能材料的双重作用，其被广泛应用于航空航天、交通运输、原子能、石油化工、建筑工程、机械工程、电化学、冶金、医药以及环境保护等领域，成为众多研究关注的热点【。ｌ】不同的应用需求要求不同的结构及相应的制备方法。目前，多孔金属材料较为常见的制备方法
序两类，前者如泡沫材料，后者包括二维与三维点
附近能够迅速起泡，因此选择合适的金属发泡剂就成为该方法的关键所在。熔体发泡法优点是工艺简单，成本低廉，适合大多数的工业生产要求。其不足之处在于难以控制气泡的大小以得到均匀的多
传统工业用金属材料在制备过程中所形成的
调节合适后，掺入发泡剂，然后加热使发泡剂分解
气孔会严重影响其性能。但若能制成力学性能优良的多孔材料，材料因其孔洞的存在而产生一些特殊
的功能，则可加以广泛利用。近２年来，国内外材Ｏ

过滤净化用多孔金属材料的开发应用与进展_杨素媛

过滤净化用多孔金属材料的开发应用与进展X杨素媛*(北京有色金属研究总院有研亿金新材料股份有限公司,北京100088)摘要:综述了过滤净化用多孔金属材料的最新开发应用进展与市场状况,对我国目前过滤净化用多孔金属材料的研发应用及市场等各方面存在的现象进行了初步分析,并对这一领域的发展前景进行了展望。

关键词:多孔金属材料;过滤精度;净化中图分类号:TB383文献标识码:A文章编号:1000-4343(2003)-0204-05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。

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。

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。

近年来各领域对绿色材料的需求大大促进了金属多孔材料的发展。

1过滤净化用多孔金属材料的发展历程多孔金属具有优良的渗透性,是适合于制备多种过滤器的理想材料。

多孔金属过滤器可用于从液体(如石油、汽油、致冷剂、聚合物熔体和悬浮液等)或空气和其他气流中滤掉固体颗粒。