什么是泡沫金屬？應用領域有哪些？

1.泡沫金屬

泡沫金屬是金屬基體和孔洞相復合，同時具有高孔隙率(57%~93%)和較大孔徑范圍(0.05mm~5.5mm)，并且具有一定剛度和強度的多孔金屬材料。它具有多孔、輕質、高比強度、減震、阻尼、吸聲和熱磁屏蔽等特點，目前泡沫金屬的基體材料主要有銅、鋁、鎳、鎂等，在國內外工業領域以及高端領域得到了越來越廣泛的應用。

2.泡沫金屬的應用

(1)電極材料

泡沫金屬材料具有良好的導電性能和自支撐能力，大量孔隙提供了較大的有效表面積，作電極材料具有的壽命長、內阻小和集電效率高等優點適用于蓄電池、燃料電池、液流電池和太陽能電池等。采用高孔隙率的泡沫電極材料成為未來儲能行業的必然趨勢。具有三維網狀結構的多孔金屬體作電極的骨架結構起導電與支撐體的雙重作用，并且能容納更多活性物質，泡沫金屬基體的孔隙相互連通便于電解液的擴散和傳質，因此有效提高了電極的反應速度和活性物質的轉化利用率，電池表現為容量增大且可快速和深度充放電。目前應用較多的有泡沫鉛、泡沫鎳。

(2)催化劑載體

催化反應工程中催化劑與反應物之間接觸面積是決定催化效率的關鍵因素。因此將催化劑直接做成多孔體或利用多孔系統作為載體，即采用多孔結構比表面積大的物質作為催化劑或其載體可以提高流體的傳輸性能，增大催化劑的有效比表面積，擴充催化劑與反應物的接觸空間以達到提高催化效率的目的。同時改善固體催化劑壓降大、流動分布不均、反應物與催化物接觸不佳等弱點。高孔率通孔泡沫金屬具有的摩擦壓降低、導熱性和延展性能好等對反應系統有利特性使其在催化劑多孔載體方面具有自身優勢。

(3)過濾與分離

通孔泡沫金屬具有的優良滲透性適于制作多種過濾器，滲透性隨孔隙率和孔徑的增大而增強。利用泡沫金屬孔道對流體所含固體粒子的阻留和捕集作用將氣體或液體進行過濾與分離。氣/液和液/液分離是利用毛細管作用原理通過某些過濾材料對流體透過的選擇性來實現的。泡沫金屬選用某種液體不浸潤的材質制備，當工作壓力小于該液體對多孔體的界面張力時只有氣體或浸潤性好的液體才能通過孔道，即將不浸潤的液體分離出來。而氣/氣分離則是利用氣體透過多孔體的速度與氣體的分子量之間的關系以及泡沫金屬孔徑小到分子級別時實現的。

(4)吸能與減震

泡沫金屬突出的比剛度、沖擊能吸收能力和吸聲能力使其具有較強能量吸收特性。泡沫金屬高而寬的屈服平臺可獲得更大吸能能力，聲波透過泡沫金屬時在其多孔結構內發生散射、漫反射和干涉后將聲音吸收在內。緩沖器和吸震器是典型的能量吸收裝置，并在精密儀器包裝中具有非常好的應用前景。通過泡沫金屬密度的選擇可得到很大范圍的彈性模量，從而能匹配出所需的響應頻率，通過此途徑可將有害震動加以抑制或消除，利用多孔材料的彈性變形可吸收部分沖擊能。如將固體鋼質結構變成三明治鋼面板+泡沫鋁芯體+鋼面板的夾層鑲板結構，可獲得良好的靜態性能和更高的彎曲強度。具有強大吸能能力的泡沫金屬可用于汽車保險杠、航天器起落架和升降機械運輸系統緩沖器等。

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