烧结多孔材料虽然在力学性能和耐腐蚀性方面可能不如致密金属,但它们在某些特性上表现出优越性,如出色的热交换能力、电化学活性和催化作用。这些特性主要源于它们较高的比表面积,这使得它们在这些特定应用中具有显著优势。多孔材料具有致密金属不具备的独特功能,例如允许气体、液体介质通过,能吸收和缓冲能量。烧结多孔材料的性能因用途而异。例如,过滤材料需要考虑过滤精度、透过性和再生性,而某些材料则要求高效的热交换效率、电化学活性、声阻性或电子发射能力。表征多孔结构的关键参数包括孔隙度、平均孔径、最大孔径、孔径分布、孔形和比表面,这些参数对材料性能有决定性影响。粉末颗粒的物理和化学特性,如尺寸、分布和形状,对多孔结构的形成和最终性能至关重要。孔径的测定方法有气泡法、气体透过法、吸附法和汞压法,而比表面则常用低温氮吸附法和流体透过法。例如,流体透过多孔体时,遵循达西公式,透过系数作为反映材料透过能力的参数。孔隙度、孔径大小、材料厚度和流体粘度都会影响材料的透过能力。在力学性能上,孔隙度和孔径对材料强度有显著影响,孔隙度不变时,孔径小的材料强度较大但透过性较低。过滤精度,即阻截最大粒子的能力,通常与最大孔径相关。孔径分布反映了多孔结构的均匀性,优化过滤材料时,需在强度和透过性之间寻求平衡。多孔材料的种类丰富,包括青铜、不锈钢、镍和钛等,孔隙度和孔径范围广泛。根据孔隙度和孔径的不同,材料被分为低孔隙度(如含油轴承)、中孔隙度(常用作过滤和发汗冷却材料)和高孔隙度(如金属纤维和泡沫金属,用于电池极板、绝热等领域)。
多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料,孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。典型的孔结构有:一种是由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构;由于其形状类似于蜂房的六边形结构而被称为“蜂窝”材料;更为普遍的是由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构,通常称之为“泡沫”材料。如果构成孔洞的固体只存在于孔洞的边界(即孔洞之间是相通的),则称为开孔;如果孔洞表面也是实心的,即每个孔洞与周围孔洞完全隔开,则称为闭孔;而有些孔洞则是半开孔半闭孔的。
下载本文