多孔金属材料的制备与应用综述

任德忠，李 波

（成都易态膜分离技术有限公司，四川 成都 610404）

多孔材料因其具有优异的渗透性能，目前已成为了现阶段迅速发展的热点材料之一，按化学成分加以分类，可以将其划分出无机多孔材料和有机多孔材料等，无机多孔材料包括多孔陶瓷（如Al2O3）和多孔金属材料等等[1]。多孔金属材料主要是通过金属机体和气孔共同组成的新型多功能复合材料，这种材料在实际运用的过程中彰显出减震、消音减噪等多种特征，因此被广泛的运用至多种领域，如化工、军事和交通运输等。为获取性能更佳的多孔金属材料，针对于内部孔径的研究至关重要[2]。

1 多孔金属的制备工艺

多孔金属材料拥有着多种多样的制备方法，针对于同一种金属材料实际运用到的制备工艺存在着明显的差距，因此获得的材料内部气孔孔径和分布也呈现出较为显著的差别，相应的性能和实际应用也会发生较为明显的变化。可以依照不同的方法将其进行合理的分类：依照采取的制备工艺分析，可以将其划分为铸造法、沉积法和发泡法等；其次依照材料内部形成的孔隙结构存在的差异，可以将其划分出开孔多孔金属和闭孔多孔金属。再者，依照生成气孔时金属状态存在的显著差别，可以将其划分为金属熔体、粉末冶金法以及蒸汽等方法。

1.1 金属熔体

此类制备工业重点是将金属基体逐步的融化，之后适当的加入第二相氧化物，保证其粘度大大增加，借助于搅拌的方式，让原料适当的混合起来，在搅拌过程中将气体及时注入到熔体中，从而形成对应的气孔。这类方式较为简易，同时还体现出经济性，但实际得到的多孔金属产品孔结构存在着不均匀的情况，力学性质不达标[3]。在获取金属熔体之后，可以适当的借助于添加发泡剂的方式进行发泡处理，加热之后使得发泡剂能够进行有效的分解，由此产生相应的气体，从而使得熔体及时的膨胀并发泡，冷却之后便能得到相应的多孔金属。这种方式最为重要的点在于发泡剂和金属熔体进行了充分的搅拌之后，在实际混合的时候，分解的量应该得到有效的控制，混合均匀后保证发泡的阶段可以产生较多的气体。

1.2 粉末冶金法

在进行多孔金属制备过程中，以金属粉末为原料，并适当的添加相应的发泡剂，制备出相应的多孔金属材料。通过与发泡剂的合理搭配，在严格的按照相应的比例进行充分的混合之后，经过适当的压制成型，使其成为相对紧实的坯体，将其适当加热到混合物的临界熔点温度，保证金属块在进行融化的时候发泡剂可以产生相对于明显的气体，由此得到了优良孔隙的多孔金属材料。这种方法在实际运用的过程中获取的多孔金属材料具有较高的孔隙率，孔隙的分布状态较为均匀，根据相关的研究证实，在运用此类方法的时候，可以积极的运用金属纤维替代金属粉末，在保证孔隙率一定的情况下烧结所需要的多孔金属，这种金属的强度要比金属粉末实际获取的多孔金属强度更强。

1.3 沉积制备工艺

1.3.1 金属蒸汽

这种工艺技术在实际应用的过程中是借助于真空或者是具有着较高惰性的气体实现的其他金属的制备，让其在相对于特殊的聚合物上进行沉积，由此获取具有着特定厚度的金属沉积层。当这样的沉积层经过冷却之后，借助于化学方式对于聚合物的基底加以去除，从而获取多孔金属材料。此类制备工艺对于设备的具体要求较高，并且成绩的速度较为迟缓，能够产生较高的成本[4]。

1.3.2 金属离子

这类方法借助于电化学的手段，及时的将金属沉积在相对容易分解的多孔有机物中，通过加热的方式使得有机物去除，经过最后的烧结获取多孔金属。因为多孔有机物存在着不导电的性质，因此需要将其适当的进入到导电溶液中，由此完成相应的电镀处理，也就是在多孔有机物的表面适当的镀上一层金属，确保具备导电性。此类制备工艺实际获取的材料体现出较低的密度，同时具有着较高的空隙率，孔隙分布相对均匀。现阶段国内外普遍使用此类制备工艺，并将其投入到大规模生产实践中。

2 多孔金属材料的具体应用

2.1 医用领域

多孔金属具有着较为明显的过滤分离功能，因此在抗菌素药物生产的过程中，可以适当的运用相应的材料，采取多孔钛管进行氯霉素水解物过滤等操作。此外还能借助于多孔金属材料实际具备的开放多孔状结构，比如钛合金制备的多孔材料，考虑其与人体组织呈现出较为优良的相容性，并且不会对人体产生任何的有害作用，且自身具备的优良机械强度，可以借助于孔隙率的合理调整与人体天然的骨骼相匹配，体现出良好的减震效果，因此被广泛地运用至生物医学骨科植入物等具体的治疗实践中。

2.2 建筑领域

在多数的项目建设实践中，多孔金属材料体现出较为优良的性质，其具备着轻质、高强和耐火阻燃等特性，因此可以彰显出较为理想的承重能力和防火功能，在具体运用的过程中能够规避火灾事故。

伴随着建筑材料日益多元，多孔金属材料受到了广泛的关注，其在具体运用的过程中，适当的填补了传统保温材料的不足之处，彰显出较为优良的视觉效果，因此被工业人士给予了高度关注，同时受到了设计师的认可[5]。

2.3 汽车及航天领域

多孔金属材料属于较为理想的结构材料，因此可以适当的运用至汽车和航天领域。其具备着较为理想的高度标准和吸音性能，如多孔铝已经在汽车上得到了广泛的应用，德国汽车公司研制的三明治式复合多孔铝制车顶盖板对比于传统的钢构件体现出较为理想的刚度，相应的重量大大减轻。

此外，多孔金属还具备着较为理想的阻燃和电磁屏蔽的性能，可在航天工业中发挥出具体的利用价值，比如适当的运用多孔金属材料取代蜂窝结构材料，在制作飞机机翼金属外壳的时候，可以适当的利用此类材料，体现出较为优良的支撑效果。还包括宇宙飞船的起落架和宇航员空间行走的保暖装置等均可以采取多孔金属材料。

3 结语

在工业水平稳步提升的今天，科学技术的进一步受到广泛关注，人们开始在科学技术的基础之上，探寻符合工业发展的新模式，新型材料的出现满足了人们更高的要求。多孔金属材料的应用价值尚未被全部开发，仍有较大的探索空间，等待着人们去积极的了解此类材料的实际利用价值和优良的性能。多功能复合材料现已成为必然的发展趋势，因此还需要结合当前国家工业化生产的整体趋势，积极的关注新型材料的合理开发和利用，使其为国家的能源、国防和建筑等各个产业提供有效的支持。