泡沫金属材料的性能与应用分析

彭圣轩

湖南长沙麓山国际实验学校

泡沫金属材料的性能与应用分析

彭圣轩

湖南长沙麓山国际实验学校

泡沫金属材料有着独特的热电性能、力学性能和声学性能，是多种结构装置的可选材料，在多个领域中有广泛的应用。本文主要针对泡沫金属材料的性能与应用进行分析。

泡沫金属材料 性能 应用

1 引言

多孔泡沫金属是内部存在一定数目、大小孔径的金属材料。因为自身独特的金属结构，使其拥有了许多特殊的性能，它能够作为结构材料使用，也能作为功能材料，它具有质量轻强度高的特点，同时也能减震、吸音、缓冲、屏蔽电磁的能力。因此在高新技术应用和研究领域有着十分广泛的应用。笔者通过对多孔泡沫金属材料的研究，向读者详细介绍其性能和应用。

2 多孔泡沫金属材料

多孔泡沫金属材料是随着科技发展出现的新型功能材料，对于它的分类和定义许多学者存在争议，但是总的来说，多孔泡沫金属就是在金属内有一定数目和大小的孔径的金属材料，可以根据金属内部孔径和孔隙率的大小分为多孔金属和泡沫金属，也可以根据孔洞的形状分为多孔金属和胞状金属。多孔泡沫金属实际上是金属与气体共同形成的，既含有金属的性质也兼容了气泡的性质，在多个领域都有着很好的应用。

3 性能及应用

3.1 渗透性能及应用

多孔泡沫金属的性质与气孔以及其孔径在金属内的分布情况有关，在多个领域应用十分广泛。渗透性是高孔隙率材料在液体分离、噪音吸收方面的关键性能，泡沫金属中的闭孔数目对渗透性有很大的影响，只有完全相通的孔径才具有渗透性，此外渗透性还与渗入液体以及孔径的光滑程度，渗透压力等有关。因此泡沫金属的多孔性质被广泛应用于气固分离、净化水等方面，通过对金属的孔结构进行改变可以获得用于不同方面的泡沫金属材料。

3.2 消声减震性能及应用

多孔泡沫金属材料的通孔结构内一般由空气填充，当声波或振动波进入时就会使空气与孔壁进行摩擦产生热量，消耗声波和振动波的能量，实现消声减震的作用，而且金属材料的微型形变也能消耗一部分声能，对于无法消除的中低端噪声可以将其转换为高频噪声，再通过常规手段进行消除。与其他消声材料相比，泡沫金属完全不必担心由声能转变热能带来的温度提升，而且也不会产生任何有害物质，健康环保。它的刚性很大，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，并且便于运输。虽然消声能力与石棉还有所差距，但是多孔泡沫金属没有石棉易老化、吸水后消声能力下降的缺点。国际上泡沫金属材料被广发应用在列车的发电室、工厂的降噪装置以及其他降低噪声的场合，甚至用于鱼雷的隔音板。

3.3 电学性能及应用

泡沫金属的金属骨架内存在孔隙，组织不均匀，受力情况也不均匀，它具有吸收能量的特性可以作为高阻尼材料，如果在孔隙内填充高分子聚合物，阻尼特性会更高。随着科技的发展，能源问题成为了世界头疼的难题，轻量化、高比能的化学电源材料的研发必将成为解决能源问题的途径，而将多孔泡沫金属用于制作化学电源电极，应该是一次技术上的巨大变革。

3.4 热传导性能及应用

泡沫金属的内部孔隙中的填充物一般是空气，而空气作为一种低导热系数物质，使得泡沫金属的整体导热性下降，并且随着孔径的增多下降的越明显。泡沫材料的导热系数一般处于金属材料和隔热材料之间，而且多孔泡沫金属内部的孔径可以是空气或液体进行三维流动，使其快速降温，所以在条件允许的情况下，采用孔径多的、孔隙率大的泡沫金属材料，换热能力会更好。由于多孔泡沫金属的散热性能，被广泛用于制作散热器机器部件。

3.5 抗冲击性能及应用

泡沫金属材料的网状结构、独特的多孔结构使得他具有了独特的压缩应力应变能力，能够很好地吸收能量，抗冲击能力也比其他材料更好。

泡沫金属材料的应用已经有多年的历史，但是尚未真正实现规模化的产业应用，在我国国内，这一现象更加的明显，除了性能、制备技术、成本等因素之外，在泡沫金属产业的发展过程中，还要充分发挥出多性能特点组合的优势，进行合理的数值模拟分析，对各类材料的性能进行对比，进行优化设计。此外，还可以采用系统化的新材料新投资评估体系，如材料投资方法学，对可能的应用及投资等进行科学的评估，缩短投资开发周期，降低风险，促进泡沫金属材料产业化的发展。

4 前景展望

多孔泡沫金属虽然经过几十年的发展，但是研究和开发的方向是以轻金属为主，尤其是对于泡沫铝的研究更为深入。因为铝的熔点较低，具有很好的锻造性能，不会污染环境，此外一些低熔点的金属也十分适合制作泡沫金属，但是发展进程远远落后于泡沫铝的研究。从当前我国在这一领域的发展现状来看，虽然多孔泡沫金属在某些部门得以重视并应用，但是应用情况也只是利用了多孔泡沫金属的部分性能，仍然有许多优秀性能没有被利用，而且目前多孔泡沫金属的开发利用状况都还局限在实验研究方面，想要彻底投入生产，并且形成工厂化，还需要进一步的研究和开发。

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