多孔材料
簡介
含一定數量孔洞的固體叫多孔材料，孔洞的邊界或表面由支柱或平板構成。典型的孔結構有一種是由大量多邊形孔在平面上聚集形成的二維結構，由於其形狀類似於蜂房的六邊形結構而被稱為「蜂窩」材料。
更為普遍的是由大量多面體形狀的孔洞在空間聚集形成的三維結構，通常稱之為「泡沫」材料。有的文獻把孔隙率充分的叫多孔材料，大於多孔材料孔隙率的叫泡沫材料。而從大量的國內外文獻來看，稱為泡沫材料的孔隙率並未大於多孔材料的孔隙率，如熟知的泡沫鋁，其孔隙率往往低於多孔材料的孔隙率，有的文獻把孔隙率較低的叫泡沫材料，還有的文獻則認為，由於該材料最初採用發泡法製備，曾稱之為發泡材料，以後發展了滲流等製備法，稱之為通氣性材料，更合適的名稱應為多孔 泡沫材料，簡稱多孔材料或泡沫材料。總之，沒有一個統一、嚴格、公認的定義。多數學者將多孔材料和泡沫材料視為等同概念。 多孔材料在自然界中普遍存在如木材、軟木、海綿和珊瑚等(「cellulose」這個詞就來源於意為「充滿小孔的」拉丁小詞「cellula」）。
千百年來，這些天然的多孔材料被人們廣泛利用。在多年前的古埃及金字塔中就已經使用了木製建材在羅馬時代軟木就被用作酒瓶的瓶塞。近代人們開始自己製造多孔材料，其中最簡單的是由大量相似的棱形孔洞組成的蜂窩狀材料，可用作輕質構件。更常見的是高分子泡沫材料，其用途廣泛，可用於小到隨處可見的咖啡杯，大到飛機坐艙的減震墊。現代技術的發展使得金屬、陶瓷、玻璃等材料也能像聚合物那樣發泡。這些新型泡沫材料正逐漸地被用作絕緣、緩衝、吸收衝擊能量的材料，從而發揮了其由多孔結構決定的獨特的綜合性能。
評價
在眾多的多孔材料中, 製備角度, 無序孔多孔材料的製備較易, 成本較低, 易於大量推廣和使用。例如泡沫金屬。常見的方法有五種:(1)粉末冶金法， 它又可分為鬆散燒結和反應燒結兩種;(2)滲流法;(3)噴射沉積法;(4)熔體發泡法;(5)共晶[1] 定向凝固法。圖 2 所示為滲流法, 將一定粒徑的可溶性鹽粒裝填在模具中壓實, 並隨模具一起放入爐內加熱, 同時在電阻式坩堝爐內配製所需的合金, 待合金熔化完畢, 出爐澆入模具中, 通過在金屬液表面施加一定的壓力使其滲透到粒子之間的縫隙之中;當金屬液凝固後便可得到金屬合金與粒子的複合體, 用水將複合體中的鹽粒溶去, 即可製得具有三維連通泡孔的泡沫合金。但是這種方法生產的材料性能不均勻, 質量很難控制。 可控孔多孔材料的製備過程相對複雜, 且技術條件要求較高。從前面分析的特性來看, 可控孔多孔材料擁有許多無序孔多孔材料所不具備的特性, 隨着新技術的發展, 可控孔多孔材料的製備方法將越來越成熟, 這類方法必將成為今後多孔材料科學的發展趨勢。
視頻
神奇的多孔材料