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摘要：多孔泡沫金属是一种新型的多功能材料，具有和一般金属不同的结构和性能，体现在轻质、高比强度等方面，且具有隔音、散热、多孔、电磁屏蔽等多个方面的物理性能，被人们广泛地应用在工业领域中。文章对多孔泡沫金属材料结构、性能与其具体应用进行分析。
关键词：多孔泡沫金属材料；性能；应用分析
多孔泡沫金属材料是由金属和气体共同构成的一种不均匀的复合型多功能材料，这种材料本身集合了力学、热学、电学、声学等多种学科特点。基于此，这种材料一方面具有连续金属的良好特性，比如导热性能、导电性能、耐高温性能、高强度性能等；另一方面具有离散相气孔的特殊性能，比如消音性能、减震性能、电磁屏蔽性能、渗透性能、绝缘性能等。为此，多孔泡沫金属材料被人们广泛地应用在电子通讯、化工机械、冶金、建筑、交通运输、能源开发等多个行业中。
一、多孔泡沫金属材料的结构特点
多孔泡沫金属材料常见的结构形式分为开孔形式和闭孔形式，具体如图1（1）和图（2）所示。根据图1（1）发现开孔形式的多孔泡沫是一种连续性、贯通性的三维多孔结构，在这个结构中流体能够从中间流过，根据图1（2）可以发现闭孔形式的多孔泡沫金属材料内部的气孔之间的相互独立的，且这些独立的气孔每个都是封闭性的，在其表面的结构上可以发现其相对密度、孔缝隙、孔径分布以及体积形态等。
图1（1）：开孔形式多孔泡沫金属材料常见的结构形式
图1（2）：闭孔形式多孔泡沫金属材料常见的结构形式
二、多孔泡沫金属材料的性能及对应性能的应用
多孔泡沫金属材料的性能一般和其气孔在基本材料内部的分布情况有关，主要包含多孔泡沫金属材料气孔的类型、大小、分布、面积等因素。多孔泡沫金属材料的性能及其对应的应用具体分析如下：
（一）多孔泡沫金属材料的渗透性能及其应用
多孔泡沫金属材料的渗透性主要是指高孔隙的材料在液体和液体之间分离、噪声抑制方面的重要性能。在众多多孔泡沫金属材料中，泡沫金属的闭孔数量对材料的渗透性影响意义重大。一般情况下，具有通孔结构的泡沫金属材料具有渗透性的特点。
另外，多孔泡沫金属材料的渗透性能和孔径的大小以及孔表面是否光滑存在很大的关联，基于这种特点，多孔泡沫金属材料常常被人们应用在过滤器、净化水处理器、自动加油含油轴承等方面。
（二）多孔泡沫金属材料的吸声性能及其应用
多孔泡沫金属材料是一种孔隙结构的材料，其零部件在受到声波作用的时候，孔隙内部的介质会在声波的作用下产生一种周期性的震动，加强自身和孔内壁的一种摩擦，从而产生相应的摩擦热，对一些能量带来消耗。同时，多孔泡沫金属材料和其他的消音材料相比较，具有自身不可被超越的良好的性能，第一，它能够经受住780摄氏度的高温；第二，它具有很强的刚性性能，能够被制作程一种独立的消音板材料；第三，它不会轻易受到潮气和空气污染的影响，在受到污染之后也能够在最短的时间内被清理；第四，具有很强的再生回收性能，能够对生态环境起到重要的保护作用。
现阶段国外的多孔泡沫金属材料在消除噪声方面拥有很多应用，尤其是日本，多孔泡沫金属材料的消除噪音应用取得了良好的效果，表现在能够消除频率大于800hz的噪声，同时能够被用来生产空压机消音器材以及公路防声壁、工厂的防声墙等。
（三）多孔泡沫金属材料的电学性能和相关应用
多孔泡沫金属材料一般由金属孔架孔隙组成，组织结构具有不稳定的特点，在应力应变曲线中存在很长一段的平台区域。因此可以发现多孔泡沫金属材料是一种具有很强吸收性能的高阻尼材料，如果在这种材料中注入一些高分子聚合物，材料的阻尼特性将会提升，这种性能的体现还会随着表面积的增加而发生增大的变化。在能源应用方面，在能源危机的兴起，化学电源的开发和应用逐渐转移到对太阳能电池和电动汽车电池为主要的开发研究中。在这种研究开发的过程中，轻能量化、高性能化、多孔化的电磁材料开发成为多孔泡沫金属材料电学性能开发的关键。需要注意的是由于多孔电极的应用存在孔缝隙率不高、对活性物质的利用率不高等问题，一般需要应用更高性能的多孔泡沫金属孔隙材料。
（四）多孔泡沫金属材料的热传导性能及其应用
多孔泡沫金属材料中存在一些低导热 稀疏的空气介质，其导热的性能会伴随孔隙率的增加出现下降的趋势。在一般情况下，金属的导热系数是每米10瓦到300瓦，多孔泡沫金属材料的导热系数是一般金属或者合金的0.01到0.1倍。多孔泡沫金属材料总体导热系数在隔热材料和金属材料之间，且闭孔性的结构材料绝热性能要超过通孔结构的绝热性能。
（五）多孔泡沫金属材料的抗氧化性能及其应用
多孔泡沫金属材料具有很强的耐热性能，在达到一定的温度之后也不会出现熔点溶解的情况，比如ALMAG的合金泡沫在大气加热的情况下温度达到1400摄氏度也不会出现溶解的情况。烧结多孔的金属材料一般是由粉末原料燃烧制作形成，在抗氧化方面要比一般的材料有优势。为此，房屋建筑中一种应用这种烧结多空的材料来装饰天花板和墙体，从而能够在最大限度上减少因为建筑火灾带来的危害。
（六）多孔泡沫金属材料的抗冲击性能和应用
多孔泡沫金属材料一般具有独特的网状结构和没有方向的多孔结构，且没有实际的反弹作用，基于此具有很强的吸附效果，其抗冲击性能也比一般的材料要强。多孔泡沫金属材料在受到外界压力之后会出现三个阶段的变形，在这三个阶段中，多孔泡沫金属材料在受到冲击之后，应变强烈明显滞后于应力。多孔泡沫金属材料良好的抗冲击性能一般在精密仪器中拥有良好的开发应用前景。
（七）多孔泡沫金属材料的电磁屏蔽性能及其应用
多孔泡沫金属材料在电磁屏蔽性能要比铁、含铜粉的涂料性能良好，因此对电磁波具有很强的屏蔽功用，可以被应用在电子装备室、电子设备的制作方面。另外，多孔泡沫金属材料良好的电磁评比性能还能用来制作电子仪器外壳以及电屏蔽室内。
结束语
综上所述，在现阶段多孔泡沫金属材料在很多领域和部分得到了广泛的应用，并取得了一定的应用成效。但是，多孔泡沫金属材料的应用一般局限在某种性能，一些优良的性能没有得到完全的开发，且一些开发的应用局限在室内，达不到现代社会工业应用发展的需要。在多孔泡沫金属材料研究应用的快速发展下，其本身应用也出现了一些问题，集中表现在有关人员没有对多孔泡沫金属材料的制作工艺和工艺材料匹配问题进行深刻研究认识，特别在研究的相关领域中应用的是单一的学科方法来进行研究，缺乏对多种学科的综合整合应用。为了更好地促进多孔泡沫金属材料的深入研究应用，降低开发应用成本费用，需要加强对其孔内结构的控制，保证孔内结构的布置稳定。在多孔泡沫金属材料应用开发的过程中，对于具有良好开发应用前景的产品要加强开发和生产力度，在对该产品推广的过程中要对相关的技术设备进行完善。另外，有关研究人员还需要对与之相关的学科内容加快研究的进程，引入最新的计算机技术、泡沫金属制作工艺、孔结构分析工艺等，从而富有效率地解决多孔泡沫金属材料研究应用存在的问题，促进多孔泡沫金属材料性能开发研究和应用发展。
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论文作者:吕凝磊
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/18
标签：多孔论文; 泡沫论文; 金属材料论文; 性能论文; 材料论文; 结构论文; 金属论文; 《基层建设》2016年15期论文;