多孔材料
简介
含一定数量孔洞的固体叫多孔材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。典型的孔结构有一种是由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构，由于其形状类似于蜂房的六边形结构而被称为“蜂窝”材料。
更为普遍的是由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构，通常称之为“泡沫”材料。有的文献把孔隙率充分的叫多孔材料，大于多孔材料孔隙率的叫泡沫材料。而从大量的国内外文献来看，称为泡沫材料的孔隙率并未大于多孔材料的孔隙率，如熟知的泡沫铝，其孔隙率往往低于多孔材料的孔隙率，有的文献把孔隙率较低的叫泡沫材料，还有的文献则认为，由于该材料最初采用发泡法制备，曾称之为发泡材料，以后发展了渗流等制备法，称之为通气性材料，更合适的名称应为多孔 泡沫材料，简称多孔材料或泡沫材料。总之，没有一个统一、严格、公认的定义。多数学者将多孔材料和泡沫材料视为等同概念。 多孔材料在自然界中普遍存在如木材、软木、海绵和珊瑚等(“cellulose”这个词就来源于意为“充满小孔的”拉丁小词“cellula”）。
千百年来，这些天然的多孔材料被人们广泛利用。在多年前的古埃及金字塔中就已经使用了木制建材在罗马时代软木就被用作酒瓶的瓶塞。近代人们开始自己制造多孔材料，其中最简单的是由大量相似的棱形孔洞组成的蜂窝状材料，可用作轻质构件。更常见的是高分子泡沫材料，其用途广泛，可用于小到随处可见的咖啡杯，大到飞机坐舱的减震垫。现代技术的发展使得金属、陶瓷、玻璃等材料也能像聚合物那样发泡。这些新型泡沫材料正逐渐地被用作绝缘、缓冲、吸收冲击能量的材料，从而发挥了其由多孔结构决定的独特的综合性能。
评价
在众多的多孔材料中, 制备角度, 无序孔多孔材料的制备较易, 成本较低, 易于大量推广和使用。例如泡沫金属。常见的方法有五种:(1)粉末冶金法， 它又可分为松散烧结和反应烧结两种;(2)渗流法;(3)喷射沉积法;(4)熔体发泡法;(5)共晶[1] 定向凝固法。图 2 所示为渗流法, 将一定粒径的可溶性盐粒装填在模具中压实, 并随模具一起放入炉内加热, 同时在电阻式坩埚炉内配制所需的合金, 待合金熔化完毕, 出炉浇入模具中, 通过在金属液表面施加一定的压力使其渗透到粒子之间的缝隙之中;当金属液凝固后便可得到金属合金与粒子的复合体, 用水将复合体中的盐粒溶去, 即可制得具有三维连通泡孔的泡沫合金。但是这种方法生产的材料性能不均匀, 质量很难控制。 可控孔多孔材料的制备过程相对复杂, 且技术条件要求较高。从前面分析的特性来看, 可控孔多孔材料拥有许多无序孔多孔材料所不具备的特性, 随着新技术的发展, 可控孔多孔材料的制备方法将越来越成熟, 这类方法必将成为今后多孔材料科学的发展趋势。
视频
神奇的多孔材料