超轻多孔金属材料的多功能特性及应用
- 格式:pdf
- 大小:2.21 MB
- 文档页数:19
超轻多孔金属的进展与物理学随着人们对材料科学的不断研究和深入探索,超轻多孔金属材料越来越受到关注和重视。
这种材料具有轻质、高强、高韧性、高吸能等优良性能,因此在航空航天、汽车工业、建筑工程等领域有着广泛的应用前景。
本文将从超轻多孔金属的定义、制备方法、物理性质等方面进行探讨和分析。
一、超轻多孔金属的定义超轻多孔金属是指密度小于1g/cm3,具有高度孔隙化结构的金属材料。
它的孔隙率通常在50%以上,孔径大小可从纳米级到毫米级不等。
这种材料的特点是具有极低的密度,但却具有高强度、高韧性和高吸能性能,因此在轻量化设计和防护领域有着广泛的应用前景。
二、超轻多孔金属的制备方法超轻多孔金属的制备方法主要有模板法、气相沉积法、溶胶-凝胶法、电沉积法等。
其中,模板法是最为常用的一种方法。
模板法的基本原理是利用模板的孔隙结构作为模板,将金属材料沉积在模板孔隙内部,最后再将模板去除,得到多孔金属材料。
模板可以是有机物、无机物或者生物模板等。
模板法制备的多孔金属材料具有孔径可调、孔隙率高、结构规整等优点。
三、超轻多孔金属的物理性质超轻多孔金属的物理性质主要包括密度、孔隙率、孔径大小、结构形态、力学性能等。
由于其高度孔隙化结构,超轻多孔金属的密度通常在0.1-1g/cm3之间,比传统金属材料轻数倍。
孔隙率一般在50%以上,孔径大小可在纳米级到毫米级之间调控。
由于多孔结构的存在,超轻多孔金属的力学性能优越,具有高强度、高韧性和高吸能性能。
此外,超轻多孔金属的结构形态还可以通过控制制备工艺和材料组成来进行调节,具有很大的可塑性。
四、超轻多孔金属的应用前景超轻多孔金属由于其轻质、高强、高韧性、高吸能等优良性能,在航空航天、汽车工业、建筑工程、防护材料等领域有着广泛的应用前景。
在航空航天领域,超轻多孔金属可以用于制造飞机、卫星等载体,以减轻其自身重量,提高飞行效率和载荷能力。
在汽车工业中,超轻多孔金属可以用于制造汽车零部件,如车身、发动机罩等,以提高汽车的燃油经济性和安全性能。
超轻多孔金属材料的多功能特性及应用作者:曾卫来源:《科技传播》2016年第14期摘要超轻多孔金属材料是随着近几年对材料制备、机械加工技术等多样化需求增多而出现的一类新颖多功能材料,是目前材料选择与其特征、性能研究的新课题。
本文通过介绍超轻多孔金属材料的结构特征,以及其多功能复合特性,就多孔金属在国民经济和高科技技术发展中的应用进行探讨。
关键词超轻多孔金属材料;多功能复合特性;科技技术应用中图分类号 TS737+.1 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2016)167-0218-021 超轻多孔金属材料介绍超轻多孔金属材料意思就是除金属表面外,在金属内部有着很多孔洞,并且这些孔洞都带有方向性,其中孔洞直径约在两微米至两毫米之间,这些孔洞能任意变换形态以满足不同的设计要求,其中孔洞大多数是类似蜂窝形状的。
根据具体施工操作需要的不同特点材料,对孔洞进行适当的形态改变可以使得其发挥多功能的不同特性。
不同孔洞的排列方式还可将孔洞材料分为密集型与单独性孔洞。
其中,密集型孔洞材料有着浸透性、通气性好的特点,而且比重小、比强度高;单独型孔洞的材料由于孔洞分散,使得材料具有很好的吸收外力作用,在吸音、吸振方面能发挥很大用处。
与传统材料相比,超轻多孔金属材料有着千变万化的微结构,能在保持多孔洞高空隙率的前提下,孔径可以从毫米级逐渐缩减成纳米甚至再变至成微米,因此多孔金属材料具有良好的可设计性,能够根据不同的材料设备要求在制备前通过改变微结构,并对微结构进行设计与优化,发挥其多功能特性。
正因为多孔金属材料具有这些特殊的结构材料的特性与多功能优势,所以在新时代社会发展中被大量运用在交通运输业、机械工程业、航空航天业等各种方面的领域中,多孔金属材料也在不断发挥着它的作用,给人们生活带来了更多便捷。
2 超轻多孔金属材料的多功能特性2.1 与同等体积的金属材料相比,重量要较小因为超轻多孔金属材料在金属结构内部布有较多孔洞,使得与其他同体积,大小相等的金属材料比较,在重量上占有优势。
超轻多孔金属的性能作者:张勇明蔡晓光游向阳来源:《群文天地》2010年第24期【摘要】超轻多孔金属具有比重小、高比强、高比刚度、阻尼减振、能量吸收、吸声、隔声、隔热、电磁屏蔽及多功能兼容等性能,在航天、航空、军事防护、武器装备等领域有重要应用前景。
【关键词】超轻多孔金属;泡沫铝;多功能兼容超轻多孔金属是一种在铝或铝合金基体中分布大量孔隙的新型材料,包括闭孔泡沫铝和通孔泡沫铝,集结构性和功能性于一身。
以往将金属中的孔隙,如缩孔、疏松、气孔等作为一种缺陷来对待。
而超轻多孔金属恰恰是利用了材料的这种缺陷,具有比重小、高比强、高比刚度、阻尼减振、能量吸收、吸声、隔声、隔热、电磁屏蔽及多功能兼容等性能,实现了结构材料的轻质多功能化,在航天、航空、军事防护、武器装备等领域有重要应用前景,已经成为二十世纪末及二十一世纪美、中、英、德日竞相研究的前沿热点材料之一。
1.超轻多孔金属的结构特点超轻多孔金属按其结构特点可分为闭孔泡沫铝(Cellular foam)和通孔(Open-cell foam)两种,孔径和孔隙率是其基本结构参数。
孔径在一定范围内可变,通常为0.5mm-5.5mm,孔隙率一般在40%-90%。
其孔结构具有可调性,密度大大低于传统金属材料,可在很大范围内变化。
当孔隙率P=63%时,ρ=1g/cm3;P=80%时,ρ=0.54 g/cm3;P=90%时,ρ=0.27 g/cm3,约为铝密度的1/10、钛密度的1/20、钢密度的1/30及木材密度的1/3。
2.超轻多孔金属的性能2.1 高能量吸收泡沫铝能量吸收的物理本质是:孔隙的塑性形变吸能及应力波在多孔介质塑性范围内衰减。
大量的实验结果表明,泡沫铝的σ-ε曲线有一个比较平坦的平台区,能在比较低的应力状态下吸收较多的能量。
在承受压力时,σ-ε曲线上的塑性变形阶段(名义应变在0.5%-75%范围)的应力几乎恒定不变。
它们在变形时大量的能量被转变为塑性能,以热量形式耗散,是用作冲击防护的优良材料。
金属多孔材料非金属081班田子明 080604133摘要:金属多孔材料是当前发展较快的一种功能材料,它具有渗透性好、孔径可调、耐腐蚀、耐高温、强度高等优点,可以制成过滤器、分离膜、消音器、催化剂载体、电池电极、阻燃防爆等材料,在原子能、石化、冶金、机械、医药、环保等行业已得到了广泛的应用。
关键词:属金多孔材料制备方法应用所谓多孔金属材料是指一种金属骨架里分布着大量孔洞的新型材料, 以多样化孔隙为特征的广义阻尼材料。
按其结构来分,可分为无序和有序两类,前者如泡沫材料, 而后者主要是点阵材料。
按孔之间是否连通,可分为闭孔和通孔两类,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。
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。
一、金属多孔材料的研究现状金属多孔材料属于人造多孔材料。
近10 年来,多孔材料特别是金属多孔(泡沫)材料发展迅速。
超轻多孔金属材料的多功能特性及应用探究摘要:多孔金属材料包含许多孔,可以根据工业设计和施工操作的具体需要对其进行重新造型。
通过适当处理该材料的孔,可以充分利用该材料的功能特性。
这种新材料与以前的机械材料大不相同,对于超轻多孔金属,孔直径可达到微米级,并可相应地控制材料特性,从而相应地改变材料的行为。
多孔金属材料由于其特性和多功能优点而被广泛应用。
本文首先讨论了超轻型多孔材料的概念,并分析了该材料的功能特点。
最后,研究了超轻多孔金属材料的具体应用。
关键词:超轻多孔金属材料;功能特性;应用分析引言超轻多孔金属材料内有许多孔,可以根据不同行业的设计要求进行修改。
根据施工作业的要求,适当的孔处理可以发挥相应的作用,在吸收振动和声音方面发挥重要作用。
超轻多孔金属材料与传统机械作业中使用的材料大不相同。
但是,超轻多孔金属材料的微观结构可以减小微米孔径的大小,并可以手动控制材料的特性,从而增强其原始功能。
1超轻多孔金属材料概述多孔金属材料是指除了金属表面之外,金属内部还有许多定向孔。
孔的直径介于两微米和两毫米之间。
可以随意修改这些孔以满足不同的设计要求,其中大多数是蜂窝。
孔可以通过根据执行特定工作所需的不同特性的材料更改其形状,来实现具有不同特性的多功能功能。
您还可以使用不同的孔排列将孔材料分为密集孔和个别孔。
其中,致密多孔材料具有良好的空气和渗透性特点,重量较低,强度较高。
由于孔分散,单孔材料具有很好的吸收外力的功能,可以起到很大的吸力和吸力作用。
与传统材料相比,超轻多孔金属材料具有不断变化的微观结构,在保持高孔隙率的同时,可逐渐减少毫米至纳米甚至微米的孔径。
因此,多孔金属材料具有良好的设计能力,可在制备前根据不同的材料设备需求修改微观结构,从而实现其多功能性。
由于这些特殊结构材料的多功能特点和优势,多孔金属材料在社会发展新时代广泛应用于运输、机械工程、航空和空间等各个领域。
多孔金属材料起着不断的作用,给人们的生活带来了更多的便利。
超轻多孔金属材料的多功能特性及应用分析摘要:超轻多孔金属是近年来随着材料制备和机械加工技术的快速发展而出现的一种新型多功能材料。
这是材料选择及其性能研究中的一个新课题。
本文介紹了多孔金属材料和结构基础研究的国内外研究现状和发展趋势,包括材料制备、性能表征等方面,重点介绍了多孔金属的多功能复合特性及其在国民经济和高新技术中的应用。
关键词:多孔金属;复合特征引言:超轻多孔金属具有高孔隙率的特点。
根据它们的规律性,它们的微观结构可以分为两类:无序和有序。
前者包括泡沫材料,而后者主要是格子材料。
与传统材料相比,超轻多孔材料具有不断变化的微结构。
在保持高孔隙率的前提下,孔径可以从毫米逐渐减小到微米甚至纳米级。
因此,多孔金属具有良好的可设计性,可以根据不同的应用要求进行优化设计,并且可以在制备前进行多功能和多学科的协同设计。
一般来说,多孔金属材料的单位体积重量仅为固体材料的十分之一或更少,而不同结构的微观结构对材料的机械和其它物理性能有显著影响。
这些材料除了承载载荷外,还可以同时发挥其他功能,如利用材料的多孔特性进行对流换热,以满足温度控制要求,吸收和降低噪声,屏蔽电磁辐射,吸收冲击能量、阻尼和阻尼振动等。
一、多孔金属的复合特征的概述超轻多孔金属材料的高孔隙率使其具有独特的多功能复合特性,它具有超轻,高强韧,耐撞击,高效散热、隔热,噪声管理等优势,并且超轻多孔金属的内部空间巨大,更加易实现多功能的集成。
多孔金属不仅可以用作许多应用的结构材料,而且在某些场合也可以用作功能材料。
一般来说,它既有功能也有结构功能。
它是一种性能优异的多功能工程材料,在交通、微电子、海洋石油开采、航空航天、生物、医疗、建筑等高新技术领域具有重要意义。
特别值得指出的是,多孔金属材料和结构在高能耗设备(汽车、高速列车、航空飞行器、船舶等)中的广泛应用。
)不仅会大大减少对常规能源的需求,还会减少环境污染。
与世界先进国家相比,我国在这一领域起步并不晚,甚至在一些国家目标和学科上处于领先水平。
超轻多孔金属材料在军事上的应用分析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!1超轻金属多孔材料的分类与性能相对于传统的材料,超轻金属多孔材料的结构千变万化,这种材料的孔隙率非常的高的且孔径的大小由毫米到微米甚至到纳米级。
超轻由于超轻金属多孔材料的孔隙率很高,这样导致超轻多孔材料的密度不如传统材料大,由于多孔材料的分子结构千变万化,因此材料的制备方法也是千变万化,但是超轻金属多孔材料的孔隙率会更大大致在90%-99%之间,这个数据我们可以看出在最小密度可以达到只占基体材料的1 %,导致材料的本身很轻。
高强韧、耐撞击经过的大量的试验数据表明,超轻多孔金属材料是比较耐撞击和韧性很强的材料,在对这种材料的样本进行试验分析时,材料的承受压力时的应力变化和应变变化在塑性变性阶段几乎不变,在材料承受压力时将能量转化为热能最终以散热的形势耗散。
此外超轻多孔金属材料具有很强的韧性,这样的特性可以防止材料存在裂纹和缺陷时出现材料的破坏,有利于对材料进行探伤检测和监控。
高比强、高比刚度在航空工业已得到广泛应用的蜂窝铝层合板壳(闭孔)有很好的机械性能,但其价格昂贵,同时其性能有很强的方向性。
人们发现制造成本相对低得多的点阵材料的比刚度几乎可与蜂窝材料相媲美。
高效散热、隔热超轻多孔金属材料还具有散热、隔热的特殊性能,这种材料是热的良导体,是优良的传热介质,可以再材料遭受高密度热流时进行散热和隔热,由于超轻多孔技术材料的孔隙率比较大。
因此在结构孔隙中填充隔热纤维,就可以达到散热和隔热的目的,这样的特性得到航空工业的热捧,在航天结构隔热部件的领域达到很好的应用。
吸声性能经过对超轻多孔金属材料的反复试验研究表明,这种材料具有良好的吸声性能,而且在一定范围的孔径范围内材料的吸声效果会更好,与其他吸声材料进行比较,超轻多孔材料的优势更加的明显,超轻多孔金属的高强度和刚度以及耐高温、隔热、耐腐蚀特性显而易见。
多孔材料的应用及发展摘要:本文综合介绍了多孔金属材料的应用,目的在于促进该材料性能结构的进一步改善,并获得更好的应用前景。
关键词: 多孔金属;应用;介绍1引言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,等等[1~7] 。
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。
本文以文献[1~7]为基础分别介绍该材料的不同用途。
2过滤与分离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。
利用多孔金属的孔道对流体介质中固体粒子的阻留和捕集作用,将气体或液体进行过滤与分离,从而达到介质的净化或分离作用。
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)或空气和其它气流中滤掉固体颗粒。
使用最广的金属过滤器材料是多孔青铜和多孔不锈钢。
多孔金属材料用作分离媒介,如从水中分离出油、从冷冻剂中分离水。
还可作充气液体或液体分布CO 2 等的扩散媒介。
124管理及其他M anagement and other超轻多孔金属材料的多功能特性及应用冯 凌(辽宁省盘锦市盘锦职业技术学院,辽宁 盘锦 124010)摘 要:超轻材料由于其优异的性能广泛应用于各个领域,使之成为一种新型环保材料,在人们生活中具有重要用途。
本论文主要介绍了多孔金属结构、多功能特性以及它对人类社会发展和世界环境造成的危害。
其中最传统的是以硅石为原材料制备多孔碳纤维及其再造产品是目前应用最为普遍且效果最好的一种新能源材料之一,该技术可广泛应用于各个领域工业生产生活中具有广阔前景及巨大经济效益。
关键词:多孔金属;材料;功能特性中图分类号:TB383.4 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2021)23-0124-3收稿日期:2021-12作者简介:冯凌,女,生于1984年,汉族,辽宁人,硕士研究生,讲师,研究方向:化工。
超轻材料因其独特的结构和性能,在各个领域得到了广泛使用,其中以多孔金属材料应用最为普遍。
随着时代发展与科技进步以及人们对环保、节能等要求越来越高。
新型高性能超轻基材被赋予新的含义:具有比传统普通基材更高效、更优良及更长效而又可用于不同用途方面所呈现出来优异特性的特殊材料或结构复合材质;它在各领域中表现出更大效率和更好地加工性能,并能应用于多种功能范畴内。
超轻材料是当今社会最流行的一种新型建筑材料,它具有密度小、质量轻等优点,被广泛应用于各个领域。
而金属结构作为超重多孔材料中应用最为普遍的一类。
其主要由活性炭和高岭土构成;其中活性炭又分为碳元素与无机填料两种类型:碳元素包括二氧化硅和石墨以及氧化铝等等物质组成了纳米复合板材;石墨是最常见到的是以氧化石墨烯、氢单质体等为代表。
1 超轻多孔金属材料的发展现状超轻多孔材料是指以密度较高的石子、沙屑等为原料,经过特殊工艺加工而成,具有比普通材料更好性能和质量分数的新型多功能复合料。
由于这些物质在微观结构方面存在较大差异导致了不同种类各具特点。
金属多孔材料在建筑领域的应用
金属多孔材料在建筑领域有广泛的应用。
以下是几个主要应用方面:
1. 墙体保温:金属多孔材料具有优异的保温性能,可以有效地减少建筑物的热传导,提高建筑物的保温效果。
在墙体保温方面,金属多孔材料可以作为保温层,减少建筑物的热量损失,提高建筑物的能源利用效率。
2. 隔热:金属多孔材料的多孔结构可以增加材料的表面积,减少热传导的可能性,进而解决建筑物因光照和热传导而导致的温度过高或者过低的问题。
与涂料和混凝土隔热材料相比,金属多孔材料具有更好的隔热效果,同时还可以使建筑物更加美观和时尚。
3. 噪音防护:金属多孔材料具有良好的隔音性能,可以有效地减少建筑物的噪音污染。
在建筑领域,金属多孔材料可以作为隔音层,用于墙体、天花板等部位的隔音处理,提高建筑物的舒适度和安静度。
4. 防火:金属多孔材料具有良好的防火性能,可以有效地提高建筑物的防火等级。
在建筑领域,金属多孔材料可以作为防火层,用于高层建筑、大型公共场所等需要较高防火等级的建筑物中。
总之,金属多孔材料在建筑领域具有广泛的应用前景,可以为建筑物的节能、环保、安全等方面提供有效的解决方案。
超轻高强金属材料的研究与应用超轻高强金属材料是近年来新兴的一种材料,由于其具有轻量化、高强度等优良特性,备受研究和应用领域的关注。
本文将就超轻高强金属材料的研究发展和应用前景进行介绍和分析。
1. 超轻高强金属材料的定义和特点超轻高强金属材料是指密度小于4.5g/cm³,而抗拉强度大于600MPa的金属材料。
与普通金属相比,其具有以下几个独特的特点:首先,密度低。
由于其内部结构更为紧密,它的密度比普通钢材轻几倍,这一优势使它成为轻量化移动设备和航空器件的首选。
其次,强度高。
超轻高强金属材料的内部结构精细,使其在抗拉强度、抗挠曲强度等方面表现出色。
最后,耐腐蚀性好。
由于其化学性质稳定,所以超轻金属材料在海上工程和建筑等行业的使用范围也很广泛。
2. 超轻高强金属材料的研究现状目前,国内外关于超轻高强金属材料的研究已经进入热潮期,其相关研究在不同学科领域都有很广泛的开展。
2.1 材料学领域材料学领域是研究超轻高强金属材料的核心领域之一。
其中,材料的结构优化是关键技术之一,研究者通过对材料的结构设计和成分优化,提升其强度和韧性,进一步推广其应用领域。
此外,超轻高强金属材料的化学合成技术也是当前的研究重点。
其中最常用的技术是加热法、熔融法、溶胶-凝胶法、高能球磨法等。
加热法是其中最常用的技术方式,通过加热金属来促使其结晶,在特定条件下制造成一定形状的产品。
2.2 工业应用领域工业应用领域是超轻高强金属材料的主要应用领域之一。
目前,超轻高强金属材料主要应用于运用于机械工程和航空航天业内的重要零件的制造、海洋勘探业、半导体制造业、船舶制造业等等行业。
3. 超轻高强金属材料的应用前景超轻高强金属材料适用范围日益扩大,其应用前景广阔。
下面列举几个典型的应用场景。
3.1 航空航天领域在航空航天领域中,超轻金属材料的轻量化、耐磨性、耐腐蚀性和高强度都得到了广泛的认可和应用。
超轻金属材料可以极大的减轻航空器和航天器的重量,提高其使用效率和运载能力。
新型多孔金属材料的合成及应用前景随着科技的发展,新型多孔金属材料的研究逐渐走向前沿,受到了越来越多的关注。
多孔金属材料是一种具有特殊物理和化学性质的材料,其特殊的孔隙结构和大比表面积使得其在催化、吸附、分离、传感、能源等方面有着广泛的应用前景。
多孔金属材料的合成方法种类繁多,包括模板法、溶胶凝胶法、化学气相沉积法、电化学沉积法等。
其中,模板法是一种较为常用的制备方法,通过采用模板剥离技术可以获得混合负载或单孔负载结构的多孔金属材料。
溶胶凝胶法可得到具有高比表面积和孔隙体积的多孔金属材料。
化学气相沉积法和电化学沉积法则可得到较为规则且具有可控孔径的多孔金属材料。
多孔金属材料的应用前景广泛,其中催化领域是其一大应用方向。
多孔金属材料具有高比表面积和丰富的表面活性位点,可以有效提高反应速率和选择性,从而提高催化效率和活性。
例如,在还原氧化物催化剂中,多孔金属材料的空心结构和高孔隙度可促进气体分子的扩散和反应物的吸附,从而提高反应速率。
另外,在分离和吸附领域也有广泛的应用。
多孔金属材料的空隙中具有高度可调的孔径和孔隙分布,可以选择性地吸附或分离特定的分子或离子。
例如,在油水分离中,多孔金属材料可通过调节孔径大小和表面亲疏水性来实现有效分离,从而有效解决水污染和油品污染问题。
此外,多孔金属材料在传感领域也有着广泛的应用。
多孔金属材料的孔隙结构和表面化学性质可以实现对特定分子或离子的高灵敏度检测。
例如,在生物传感器中,多孔金属材料可作为电化学传感器或光学传感器的基材,实现对生物分子的高灵敏度和高选择性检测。
最后,多孔金属材料在能源领域也有着重要的应用前景。
多孔金属材料的多层孔隙结构和高比表面积可增强储能材料的能量和功率密度,从而提高能源转化效率。
例如,在锂电池领域,多孔金属材料可作为电极材料,提高电化学反应的效率和循环稳定性。
综上所述,新型多孔金属材料具有广泛的应用前景,在催化、分离、传感、能源等领域均有重要的应用。
超轻多孔金属在航天\航空及军事领域的应用作者:张勇明张家应张长根来源:《群文天地》2010年第24期【摘要】超轻多孔金属具有比重小、阻尼减振、能量吸收、吸声、隔声、隔热、电磁屏蔽及多功能兼容等性能,在航天、航空、军事防护、武器装备等领域有重要应用前景。
【关键词】超轻多孔金属;泡沫铝;军事应用超轻多孔金属是一种在铝或铝合金基体中分布大量孔隙的新型材料,包括闭孔泡沫铝和通孔泡沫铝,集结构性和功能性于一身。
以往将金属中的孔隙,如缩孔、疏松、气孔等作为一种缺陷来对待。
而超轻多孔金属恰恰是利用了材料的这种缺陷,具有比重小、高比强、高比刚度、阻尼减振、能量吸收、吸声、隔声、隔热、电磁屏蔽及多功能兼容等性能,实现了结构材料的轻质多功能化,在航天、航空、军事防护、武器装备等领域有重要应用前景,已经成为二十世纪末及二十一世纪美、中、英、德日竞相研究的前沿热点材料之一。
1.超轻多孔金属在航天领域的应用轻质并同时具有多项优良性能的超轻多孔金属是航天工程一直追寻的理想结构材料。
例如,目前运载火箭的运载能力虽相对过去已经大大提高,但实际运载能力还是很有限的,减轻航天器的重量是航天产品设计的重要课题之一。
即便是在火箭运载力足够的条件下,如能减轻结构重量,增加有效载荷则可大大降低发射费用。
据分析,目前每送入轨道1公斤有效载荷,需发射费用上万美元。
如果把超轻多孔金属用在航天器上,经济效益显而易见。
利用轻质超轻多孔金属结构隔热双重性能,可将其用在航天结构隔热部件、电子设备防护层等领域;如果在超轻多孔金属结构中有选择地引入传感元件和促动元件,则可实现机敏结构的各种功能,用于飞行器形貌的主动控制、展开式空间望远镜及卫星反射等。
利用超轻多孔金属散热、隔热(闭孔泡沫)、隔音、重量轻等优势,在满足强度等其他性能要求的条件下,空间站以及一些大型航天器中的非承力件或次承力件,如散热件、隔热件、隔板、舱门等等都可用超轻多孔金属替代现有材料。
法国国家研究中心(French Space Agency CNES)、德国空间局(German Space Agency DLR)与Alm gMbH 公司合作展开泡沫铝夹芯结构在空间飞行器的应用研究,其中Alm gMbH 公司负责设计、计算和部件制造,法方负责检验、组对装配和测试。
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。
试论超轻多孔金属材料的多功能性及应用作者:雷姗来源:《山东工业技术》2017年第18期摘要:在社会经济不断发展的过程中,机械的加工技术与材料制备。
为了满足社会经济发展的要求,引入了超轻多孔金属来提高机械运行多效率,为后续材料按期完成提供保障。
本文主要对超轻多孔金属材料的功能性及应用展开讨论与分析。
关键词:超轻多孔金属;材料多功能性;应用DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.18.0170 引言超轻多孔金属材料与传统机械运行中使用的材料相对比,其存在较大的区别,而超轻多孔金属材料的微结构能够使多孔洞中的孔径单位由毫米缩减到微米,其材料的属性可以进行人为的控制。
所以,由于超轻多孔金属材料可以根据不同的机械设备以及机械加工技术的要求,对其微结构进行改进,让其多功能性可以充分地得到发挥。
1 超轻多孔能金属材料的多功能特性1.1 与同等体积的金属材料相比,重量要较小超轻多孔是一种为了响应社会经济时代发展而衍生出一种新颖的金属材料,其不光体积上与传统金属材料差距较大,包括其重量与密度也是同样与传统金属材料相比差异比较大。
比如,将体积相同的无孔与孔洞较多的模具进行密度测试,两者磨具所采用的材料都是钢,但在对其密度测试后的数据却差距较大。
无孔模具的总体重量要比孔洞较多的模具重3g/cm,而且其密度要小于有孔模具,小于数值单位为1。
1.2 抗振效果好超轻多孔金属材料制作步骤不仅复杂,且对制作的环境要求要极高,为了让其金属结构中有固体的空气流动,需要在其金属内部设计多个孔洞,而这些孔洞需要在低温的情况下,才能凝固成一个个孔洞。
在超轻多孔金属材料中增加气体,可以让其所在的设备或环境不受外力因素的破坏,起到了一个缓冲的作用,提高了其抗震性能。
超轻多孔金属材料在收到外部压力打击的过程中,由于其孔洞的气体封闭性,让其外部传递的振能能量的摩擦性减小,从而保障了材料的稳固性。
1.3 面积大、隔热、高能热形成超轻多功能件金属材料外表面积比传统金属材料较大的主要原因是由于其自身内部设有多个孔洞。
A Brief Introduction to the Application of Porous
Metal Materials
作者: 郝刚领;杨能勋;田炜;朱小敏
作者机构: 延安大学物理与电子信息学院
出版物刊名: 延安教育学院学报
主题词: 多孔金属材料;应用;工业领域;国防科技领域;环境保护领域
摘要:多孔金属材料作为一类区别于致密材料的新型材料,具有高比强度、高比刚度、高强韧、高阻尼、高能量吸收等优良机械性能,以及减振、散热、吸声、电磁屏蔽、渗透性优等特殊性质,是一种性能优良的多功能工程材料,有着良好的应用前景,本文简要的介绍了多孔金属材料在一般工业领域、国防科技领域及环境保护领域的应用。