泡沫金屬材料的性能與應用分析

彭圣軒

湖南長沙麓山國際實驗學校

泡沫金屬材料的性能與應用分析

彭圣軒

湖南長沙麓山國際實驗學校

泡沫金屬材料有著獨特的熱電性能、力學性能和聲學性能，是多種結構裝置的可選材料，在多個領域中有廣泛的應用。本文主要針對泡沫金屬材料的性能與應用進行分析。

泡沫金屬材料 性能 應用

1 引言

多孔泡沫金屬是內部存在一定數目、大小孔徑的金屬材料。因為自身獨特的金屬結構，使其擁有了許多特殊的性能，它能夠作為結構材料使用，也能作為功能材料，它具有質量輕強度高的特點，同時也能減震、吸音、緩沖、屏蔽電磁的能力。因此在高新技術應用和研究領域有著十分廣泛的應用。筆者通過對多孔泡沫金屬材料的研究，向讀者詳細介紹其性能和應用。

2 多孔泡沫金屬材料

多孔泡沫金屬材料是隨著科技發展出現的新型功能材料，對于它的分類和定義許多學者存在爭議，但是總的來說，多孔泡沫金屬就是在金屬內有一定數目和大小的孔徑的金屬材料，可以根據金屬內部孔徑和孔隙率的大小分為多孔金屬和泡沫金屬，也可以根據孔洞的形狀分為多孔金屬和胞狀金屬。多孔泡沫金屬實際上是金屬與氣體共同形成的，既含有金屬的性質也兼容了氣泡的性質，在多個領域都有著很好的應用。

3 性能及應用

3.1 滲透性能及應用

多孔泡沫金屬的性質與氣孔以及其孔徑在金屬內的分布情況有關，在多個領域應用十分廣泛。滲透性是高孔隙率材料在液體分離、噪音吸收方面的關鍵性能，泡沫金屬中的閉孔數目對滲透性有很大的影響，只有完全相通的孔徑才具有滲透性，此外滲透性還與滲入液體以及孔徑的光滑程度，滲透壓力等有關。因此泡沫金屬的多孔性質被廣泛應用于氣固分離、凈化水等方面，通過對金屬的孔結構進行改變可以獲得用于不同方面的泡沫金屬材料。

3.2 消聲減震性能及應用

多孔泡沫金屬材料的通孔結構內一般由空氣填充，當聲波或振動波進入時就會使空氣與孔壁進行摩擦產生熱量，消耗聲波和振動波的能量，實現消聲減震的作用，而且金屬材料的微型形變也能消耗一部分聲能，對于無法消除的中低端噪聲可以將其轉換為高頻噪聲，再通過常規手段進行消除。與其他消聲材料相比，泡沫金屬完全不必擔心由聲能轉變熱能帶來的溫度提升，而且也不會產生任何有害物質，健康環保。它的剛性很大，可以制成消音板用于建筑施工，此外，它不易被污染，具有可回收能力，并且便于運輸。雖然消聲能力與石棉還有所差距，但是多孔泡沫金屬沒有石棉易老化、吸水后消聲能力下降的缺點。國際上泡沫金屬材料被廣發應用在列車的發電室、工廠的降噪裝置以及其他降低噪聲的場合，甚至用于魚雷的隔音板。

3.3 電學性能及應用

泡沫金屬的金屬骨架內存在孔隙，組織不均勻，受力情況也不均勻，它具有吸收能量的特性可以作為高阻尼材料，如果在孔隙內填充高分子聚合物，阻尼特性會更高。隨著科技的發展，能源問題成為了世界頭疼的難題，輕量化、高比能的化學電源材料的研發必將成為解決能源問題的途徑，而將多孔泡沫金屬用于制作化學電源電極，應該是一次技術上的巨大變革。

3.4 熱傳導性能及應用

泡沫金屬的內部孔隙中的填充物一般是空氣，而空氣作為一種低導熱系數物質，使得泡沫金屬的整體導熱性下降，并且隨著孔徑的增多下降的越明顯。泡沫材料的導熱系數一般處于金屬材料和隔熱材料之間，而且多孔泡沫金屬內部的孔徑可以是空氣或液體進行三維流動，使其快速降溫，所以在條件允許的情況下，采用孔徑多的、孔隙率大的泡沫金屬材料，換熱能力會更好。由于多孔泡沫金屬的散熱性能，被廣泛用于制作散熱器機器部件。

3.5 抗沖擊性能及應用

泡沫金屬材料的網狀結構、獨特的多孔結構使得他具有了獨特的壓縮應力應變能力，能夠很好地吸收能量，抗沖擊能力也比其他材料更好。

泡沫金屬材料的應用已經有多年的歷史，但是尚未真正實現規?；漠a業應用，在我國國內，這一現象更加的明顯，除了性能、制備技術、成本等因素之外，在泡沫金屬產業的發展過程中，還要充分發揮出多性能特點組合的優勢，進行合理的數值模擬分析，對各類材料的性能進行對比，進行優化設計。此外，還可以采用系統化的新材料新投資評估體系，如材料投資方法學，對可能的應用及投資等進行科學的評估，縮短投資開發周期，降低風險，促進泡沫金屬材料產業化的發展。

4 前景展望

多孔泡沫金屬雖然經過幾十年的發展，但是研究和開發的方向是以輕金屬為主，尤其是對于泡沫鋁的研究更為深入。因為鋁的熔點較低，具有很好的鍛造性能，不會污染環境，此外一些低熔點的金屬也十分適合制作泡沫金屬，但是發展進程遠遠落后于泡沫鋁的研究。從當前我國在這一領域的發展現狀來看，雖然多孔泡沫金屬在某些部門得以重視并應用，但是應用情況也只是利用了多孔泡沫金屬的部分性能，仍然有許多優秀性能沒有被利用，而且目前多孔泡沫金屬的開發利用狀況都還局限在實驗研究方面，想要徹底投入生產，并且形成工廠化，還需要進一步的研究和開發。

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