特征孔结构金属多孔材料的制备方法及其应用
多孔结构、均温板、其制作方法及应用与流程
多孔结构、均温板及其制作方法与应用流程一、多孔结构制作多孔结构是一种具有大量孔洞的材料，其制作方法主要分为以下几种：1. 物理法：通过物理手段，如气相沉积、模板法等，制备出具有特定孔洞结构的多孔材料。
2. 化学法：利用化学反应，如溶胶-凝胶法、水热法等，合成出具有多孔结构的材料。
3. 机械法：通过机械加工或挤压等手段，制备出具有多孔结构的材料。
二、均温板制作均温板是一种用于热量均匀分布的材料，其制作方法如下：1. 选取具有多孔结构的材料作为基体。
2. 在基体表面覆盖一层导热材料。
3. 将覆盖有导热材料的基体加热至预定温度，并保持一定时间，使导热材料与基体充分粘合。
4. 将加热后的基体冷却至室温，得到均温板。
三、多孔结构应用多孔结构因其具有大量的孔洞，具有优良的吸声、隔热、催化等性能，被广泛应用于以下领域：1. 建筑领域：用于吸声、隔热、降低噪音等。
2. 环保领域：用于废气处理、污水治理等。
3. 能源领域：用于燃料电池、太阳能电池等。
四、均温板应用均温板因其具有良好的热均匀分布性能，被广泛应用于以下领域：1. 电子行业：用于高精度电子器件的散热。
2. 医疗领域：用于医疗器械的温度控制。
3. 化工领域：用于化学反应的温度控制。
五、制作方法优化为了提高多孔结构与均温板的性能，可以采取以下优化措施：1. 优化物理或化学合成条件，制备出具有更优孔洞结构的多孔材料。
2. 选用具有更高导热性能的导热材料，以提高均温板的热均匀分布性能。
3. 优化加工工艺，制备出具有更平整表面的均温板，以提高其热传导性能。
六、应用领域拓展随着科技的发展，多孔结构与均温板的应用领域仍在不断拓展，例如：1. 航空航天领域：用于航空器外壳的吸热和隔热。
2. 核能领域：用于核反应堆的散热和辐射防护。
金属多孔材料的研究现状与发展前景
金属多孔材料的研究现状与发展前景金属多孔材料的研究现状与发展前景摘要：介绍了金属多孔材料的制备方法、应用、发展方向以及前景。
关键字：金属多孔材料；制备方法；应用金属多孔材料是一类具有明显孔隙特征的金属材料(孔隙率可达98%)，由于孔隙的存在而呈现出一系列有别于金属致密材料的特殊功能，广泛应用于冶金机械、石油化工、能源环保、国防军工、核技术和生物制药等工业过程中的过滤分离、流体渗透与分布控制、流态化、高效燃烧、强化传质传热、阻燃防爆等，是上述工业实现技术突破的关键材料。
近年来金属多孔材料的开发和应用日益受到人们的关注。
金属多孔(泡沫金属)材料是20世纪80年代后期国际上迅速发展起来的，是由刚性骨架和内部的孔洞组成，具有优异的物理特性和良好的机械性能的新型工程材料。
它具备的优异物理性能，如密度小、刚度大、比表面积大、吸能减振性能好、消音降噪效果好、电磁屏蔽性能高，使其应用领域已扩展到航空、电子、医用材料及生物化学领域等。
通孔的金属多孔材料还具有换热散热能力强、渗透性好、热导率高等优点；而闭孔金属多孔材料的物理特性则与通孔的相反。
为了得到不同性能的多孔金属，各种制备方法被相继提出，如直接发泡法，精密铸造法，气泡法，烧结法和电沉积法等[1,2]。
2 金属多孔材料制备方法2.1 从液态(熔融)金属开始制备2.1.1熔体发泡法在一定的条件下金属熔体中可生成气泡，并且一般情况下多数气泡由于浮力作用会迅速上升到液体表面而溢出。
为了使更多气泡留在熔体中，可在其中加入增粘剂来阻碍气泡的上浮。
19世纪60至70年代，人们就已经尝试用这种方法制备铝、镁、锌及其合金的泡沫材料。
过去的10年中，又涌现出了大量的新思路、新工艺，其中有两种熔体发泡工艺特别具有发展前景：其一是直接将气体通入金属熔体中，其二是将发泡剂加入熔体中，发泡剂分解释放大量气体[3]。
①直接吹气法：首先在熔融的金属中加入增粘剂以防止气泡从熔体中逸出。
随后，采用旋转浆或振动的喷嘴将发泡气体(空气、氮气、二氧化碳、氩气等)通入熔体中，旋转浆或喷嘴的作用是在熔体中产生足够多的优良气泡并使他们分布均匀。
金属多孔材料的研究现状与发展前景
金属多孔材料的研究现状与发展前景摘要：介绍了金属多孔材料的制备方法、应用、发展方向以及前景。
关键字：金属多孔材料；制备方法；应用1 引言金属多孔材料是一类具有明显孔隙特征的金属材料(孔隙率可达98%)，由于孔隙的存在而呈现出一系列有别于金属致密材料的特殊功能，广泛应用于冶金机械、石油化工、能源环保、国防军工、核技术和生物制药等工业过程中的过滤分离、流体渗透与分布控制、流态化、高效燃烧、强化传质传热、阻燃防爆等，是上述工业实现技术突破的关键材料。
近年来金属多孔材料的开发和应用日益受到人们的关注。
金属多孔(泡沫金属)材料是20世纪80年代后期国际上迅速发展起来的，是由刚性骨架和内部的孔洞组成，具有优异的物理特性和良好的机械性能的新型工程材料。
它具备的优异物理性能，如密度小、刚度大、比表面积大、吸能减振性能好、消音降噪效果好、电磁屏蔽性能高，使其应用领域已扩展到航空、电子、医用材料及生物化学领域等。
通孔的金属多孔材料还具有换热散热能力强、渗透性好、热导率高等优点；而闭孔金属多孔材料的物理特性则与通孔的相反。
为了得到不同性能的多孔金属，各种制备方法被相继提出，如直接发泡法，精密铸造法，气泡法，烧结法和电沉积法等[1,2]。
2 金属多孔材料制备方法2.1 从液态(熔融)金属开始制备2.1.1熔体发泡法在一定的条件下金属熔体中可生成气泡，并且一般情况下多数气泡由于浮力作用会迅速上升到液体表面而溢出。
为了使更多气泡留在熔体中，可在其中加入增粘剂来阻碍气泡的上浮。
19世纪60至70年代，人们就已经尝试用这种方法制备铝、镁、锌及其合金的泡沫材料。
过去的10年中，又涌现出了大量的新思路、新工艺，其中有两种熔体发泡工艺特别具有发展前景：其一是直接将气体通入金属熔体中，其二是将发泡剂加入熔体中，发泡剂分解释放大量气体[3]。
①直接吹气法：首先在熔融的金属中加入增粘剂以防止气泡从熔体中逸出。
随后，采用旋转浆或振动的喷嘴将发泡气体(空气、氮气、二氧化碳、氩气等)通入熔体中，旋转浆或喷嘴的作用是在熔体中产生足够多的优良气泡并使他们分布均匀。
金属基多孔材料的制备及应用
１金属基多孔材料的制备方 法
１ １金 属熔体 凝 固法 ． 金 属 熔 体 凝 固法 是 一 种 广 义 的 称 法 ， 是 指 金 属 由液 态 向固 态 转变 过 程 中通 过 某 种 方 法 造 成 材料 内 部 出现 孔 隙 ， 属 凝 固 金 后 内部 组 织 保 持 孔 隙 状 态 。 １ １ １熔 体 发 泡 法 ．． 熔 体 发 泡 法 是 指 在 金 属 熔 体 中生 成 或 者 直 接 吹入 气 体 ， 属 凝 固 后 在 材 料 内 部 金 留下 孔 洞 。 目前 利 用 熔 体 发 泡 法 制 备 的 多 孔 材料 主要 以 镁 、 合金 为 主 ， 用 的 工 艺 铝 采 主要为发泡 剂法和气体吹人法 。 发泡 剂 法 主 要 利 用 的是 粉 末 金 属 氢化 物 受 热 分 解 产 生 气体 ， 体 被 封 闭 在 金 属 内部 生成 多 孔 气 材料 。 气体 吹入 法 的 原 理 直 接 向熔 融 金 属 底 部 吹 入 空 气 、 氧 化 碳或 惰 性 气 体 等 ， 金 二 在 属 熔 体 中产 生 气 泡 。 种 方 法 具 有 简便 、 这 易 控 、 品孔 隙率 高 、 连 续 生 产 大体 积 的 多 产 可 孔 材 料 等 优 点 。 用 气 体 吹 入 法 需要 调 节 采 合 适 的 温 度 ， 般 将 基 体 金 属 加 热 到 较 低 一 的 熔 化 状 态 或 者 半 固态 ， 同时 加 入 增 粘 剂 增 加 熔 体粘 度 以 减 少 气 体 的逸 出 。 体 来 总 说 ， 体 发 泡 法 的 关 键 在 于 如 何 调 节 熔 体 熔 金属的粘度 ， 止气体的逸出。 防 １ １ ２熔 铸 法 ．． 目前 采 用 的较 多的 熔 铸 法 工 艺 主 要 是 渗 流 铸 造 法 和 熔 模 铸 造 法 。 流 铸 造 法 是 渗 将 可 溶 性 颗粒 或 低 密 度 的 中 空球 直 接 堆 积 于 铸 模 内 或者 制 成 多 孔 预 制块 后 放 入 铸 模
多孔材料(综述)
多孔陶瓷材料的制备及其应用丁正平摘要：多孔材料由于其孔结构所具有的性能,在工业和社会生产中作用显著，本文第一章简述了多孔材料的分类、与传统材料的差别、制备的一般方法、评价体系以及应用.多孔材料主要分为两大类多孔陶瓷和多孔金属材料。
多孔陶瓷由于既具有陶瓷的一般性质又具有独特的多孔结构，因而既具有一般陶瓷的性质，比如：耐热性能、稳定的化学性能、一定的强度；同时具有孔结构的渗透性能、吸声性能等等,因而在很多方面具有应用。
本文综述了多孔陶瓷的几种制备方法、性能表征、以及几个方面的应用。
关键词：多孔陶瓷制备应用目录1。
多孔材料 (1)1。
1多孔材料的概念 (1)1。
2多孔材料的分类 (1)1。
3多孔材料的性能特点 (2)1。
4一般多孔材料的制备方法 (3)1。
5成品的评价系统 (3)1。
6多孔材料的应用 (3)2.多孔陶瓷 (4)2。
1概述 (4)2.2性能特点 (4)2。
3多孔陶瓷制备方法 (4)2。
4性能及表征 (10)2。
5 多孔陶瓷的应用 (14)2.6 前景与展望 (16)参考文献 (18)1多孔材料1。
1 多孔材料的概念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。
这些支柱或者平板通常被称为固定相，起到支撑整个材料的作用,材料的力学性能主要取决于固定相的性能，孔洞中填充的物质称之为流动相，根据填充物物理状态的不同，又可以细分为气相和液相，气相的较为常见，整个多孔材料就是由固定向和流动相组成.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.根据功能材料的要求，多孔材料的具备以下两个要素：一是材料中必须包含大量的空隙；二是材料必须被用来满足某种或者某些设计要求已达到所期待的某种性能指标，多孔材料中的空隙相识设计者和使用者所希望得到的功能相，为材料的性能提供优化作用［1]。
一种高收率uio-66金属有机框架材料的制备方法及应用
一种高收率uio-66金属有机框架材料的制备方法及应用UIO-66金属有机框架材料是一种具有多孔性和高表面积的材料，广泛应用于催化、气体吸附和分离等领域。
本文将介绍一种高收率的UIO-66金属有机框架材料的制备方法，并探讨其在催化反应中的应用。
一、制备方法：1.1 原材料准备：首先，准备UIO-66金属有机框架材料的制备所需的原材料，包括金属离子、有机配体、溶剂等。
1.2 合成步骤：a) 在一个干燥的反应器中，加入适量的金属离子盐和有机配体，并加入适量的溶剂，形成反应混合物。
b) 将反应混合物进行搅拌，并控制反应温度和反应时间，使反应物充分反应。
c) 反应结束后，用适量的溶剂洗涤产物，将产物分离出来。
d) 最后，将分离得到的UIO-66金属有机框架材料进行干燥，得到纯净的产物。
1.3 优化工艺：为了获得高收率的UIO-66金属有机框架材料，可以对制备过程中的反应温度、反应时间、溶剂种类和比例等参数进行优化，以提高产物的收率和质量。
UIO-66金属有机框架材料在催化反应中具有广泛的应用，以下是几个典型的应用示例：2.1 催化剂：由于UIO-66金属有机框架材料具有高度可控的孔结构和丰富的活性位点，可以作为催化剂催化各种重要有机反应。
例如，可以将某种金属离子掺杂到UIO-66金属有机框架材料中，形成金属有机框架催化剂，并用于催化氧化反应、还原反应等。
2.2 气体吸附和分离：由于UIO-66金属有机框架材料具有高度可调控的孔结构和大的表面积，可以用于气体的吸附和分离。
例如，可以利用UIO-66金属有机框架材料去除废气中的有害气体，或者用于分离气体混合物中的成分。
2.3 药物输送：UIO-66金属有机框架材料还可以用作药物的载体，实现药物的控释和靶向输送。
通过调整UIO-66金属有机框架材料的孔径和表面性质，可以将药物吸附在孔隙中，并实现药物的缓慢释放，提高药物的疗效。
通过对UIO-66金属有机框架材料的制备方法及应用的研究，我们可以得出结论，使用合适的原材料和制备工艺，可以制备出高收率的UIO-66金属有机框架材料，并将其应用于催化、气体吸附和分离以及药物输送等领域，具有广阔的发展前景。
多孔材料制备与表征 -回复
多孔材料制备与表征-回复“多孔材料制备与表征”。
多孔材料是指具有高度孔隙结构的材料，其内部孔隙可以用于吸附分子、储存能量、催化反应等各种应用。
在科学研究和工业应用中，多孔材料具有重要的地位。
本文将一步一步回答多孔材料的制备与表征问题。
一、多孔材料的制备多孔材料的制备方法多种多样，下面将介绍几种常见的方法。
1. 模板法模板法是一种常用的制备多孔材料的方法。
它通过将模板物质与合适的先驱体反应，然后去除模板物质来得到多孔结构。
常用的模板物质包括有机物、金属或无机盐等。
通过选择合适的模板物质、反应条件和制备工艺，可以制备出具有不同孔径和孔隙结构的多孔材料。
2. 溶剂挥发法溶剂挥发法是一种简单常用的制备多孔材料的方法。
它通过在有机溶剂中溶解适当的高分子或化合物，并将溶液慢慢挥发干燥，形成具有孔隙结构的多孔材料。
溶剂挥发法制备的多孔材料具有孔隙分布均匀、孔隙大小可控等优点。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种可以制备高纯度多孔材料的方法。
它通过将蒸发的原料气体在催化剂的作用下分解并重新组合，形成具有孔隙结构的多孔材料。
气相沉积法制备的多孔材料具有孔径分布窄、孔隙结构可控等特点，适用于制备高效催化剂和吸附材料。
二、多孔材料的表征多孔材料的表征是研究其结构和性能的关键一步。
常用的多孔材料表征方法包括以下几种。
1. 扫描电镜（SEM）SEM是一种基于电子束与样品之间的相互作用获得样品表面形貌和微观结构的方法。
它可以提供样品的形貌、孔径大小和孔隙结构等信息。
2. 透射电镜（TEM）TEM是在高真空环境下利用电子束与薄样品相互作用得到样品微观结构的方法。
它可以提供更高分辨率的图像，能够观察到更小尺寸的孔隙。
3. X射线衍射（XRD）XRD是通过测量样品的衍射图谱来确定样品的晶体结构和晶格常数的方法。
多孔材料的XRD图谱可以用于确定其结晶度和晶体形态。
4. 紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）UV-Vis光谱可以用于测量样品吸收和反射光的能力。
《铁基金属有机框架及其衍生物制备与应用研究》
《铁基金属有机框架及其衍生物制备与应用研究》篇一一、引言铁基金属有机框架（MOFs）作为一种新兴的多孔材料，因其独特的结构特性和广泛的应用前景，近年来受到了科研人员的广泛关注。
MOFs是由金属离子或金属团簇与有机配体通过配位键自组装形成的具有周期性网络结构的晶体材料。
本文将重点探讨铁基金属有机框架（Fe-MOFs）及其衍生物的制备方法、性能特点以及应用领域的研究进展。
二、Fe-MOFs的制备方法（一）溶剂热法溶剂热法是制备Fe-MOFs常用的方法之一。
该方法将金属盐和有机配体溶解在有机溶剂中，通过加热、搅拌等手段使二者发生配位反应，生成Fe-MOFs。
溶剂热法具有操作简便、产物纯度高、结晶度好等优点。
（二）微波法微波法是一种快速制备Fe-MOFs的方法。
该方法利用微波的快速加热特性，使金属盐和有机配体在短时间内完成配位反应，生成Fe-MOFs。
微波法具有反应时间短、产物结构均匀等优点。
（三）溶液扩散法溶液扩散法是通过将金属盐和有机配体的溶液缓慢扩散，使二者在界面处发生配位反应，生成Fe-MOFs。
该方法操作简单，适用于制备大尺寸的Fe-MOFs。
三、Fe-MOFs及其衍生物的性能特点Fe-MOFs具有比表面积大、孔隙结构可调、化学性质稳定等优点。
此外，Fe-MOFs还具有良好的吸附性能、催化性能和电化学性能。
通过调节有机配体的种类和长度，可以实现对Fe-MOFs 孔径和功能的调控。
Fe-MOFs的衍生物如碳化物、硫化物、氧化物等也具有优异的性能，在能源、环保、生物医药等领域具有广泛的应用前景。
四、Fe-MOFs及其衍生物的应用研究（一）能源领域应用Fe-MOFs及其衍生物在能源领域具有广泛的应用，如锂离子电池、超级电容器、氢气储存等。
Fe-MOFs作为电极材料，具有高的比容量和优良的循环稳定性。
此外，Fe-MOFs还可以作为催化剂，促进氢气储存过程中的化学反应。
（二）环保领域应用Fe-MOFs及其衍生物在环保领域也具有重要应用，如废水处理、二氧化碳捕获等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Metallurgical Engineering 冶金工程, 2016, 3(4), 165-172 Published Online December 2016 in Hans. http://www.hanspub.org/journal/meng http://dx.doi.org/10.12677/meng.2016.34022
文章引用: 何达, 刘如铁, 陈洁, 邹俭鹏. 特征孔结构金属多孔材料的制备方法及其应用[J]. 冶金工程, 2016, 3(4): 165-172. http://dx.doi.org/10.12677/meng.2016.34022
Preparation and Application of Metallic Porous Materials with Characteristic Pore Structures
Da He*, Rutie Liu#, Jie Chen, Jianpeng Zou State Key Laboratory for Powder Metallurgy, Changsha Hunan
Received: Dec. 2nd, 2016; accepted: Dec. 27th, 2016; published: Dec. 30th, 2016
Copyright © 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract Gradient metallic porous materials, ordered metallic porous materials and nanoporous metals possess not only the excellent properties of metallic materials, but also different functional prop-erties due to the presence of interior characteristic pore structures, and are widely used in engi-neering. In this paper, the preparation methods and applications of metallic porous materials with characteristic pore structures are introduced.
Keywords Metallic Porous Materials, Characteristic Pore Structures, Preparation, Applications
特征孔结构金属多孔材料的制备方法及其应用 何 达*，刘如铁#，陈 洁，邹俭鹏 粉末冶金国家重点实验室，湖南 长沙
收稿日期：2016年12月2日；录用日期：2016年12月27日；发布日期：2016年12月30日 *第一作者。
#通讯作者。 何达 等 166 摘 要 梯度金属多孔材料、有序金属多孔材料及纳米金属多孔材料既具备金属材料的优良特性，又因内部大量特征孔隙结构的存在而拥有不同的功能特性，在工程中得到广泛的应用。本文主要介绍了上述几种具有特征孔隙结构金属多孔材料的制备方法及其相关应用情况。
关键词 金属多孔材料，特征孔结构，制备方法，应用
1. 引言 金属多孔材料由金属骨架和内部孔隙共同组成，这使得金属多孔材料既承接了金属导电导热性好、抗热震、可焊接以及易加工成型等特性；又由于大量内部孔隙结构的存在，而具备一系列的功能特性，如优良的透过性、大的比表面积、高比强度及高阻尼等。近年来，金属多孔材料作为一种结构与功能复合材料，解决了多孔陶瓷材料固有脆性和加工困难的问题，因此在环保、生物医学、航空航天等领域内得到广泛的应用[1] [2]。 根据不同的制备方法所制成的金属多孔材料具有不同的孔隙结构、孔隙形貌、孔径与孔径分布，这使得各类金属多孔材料在性能上表现出巨大的差异。因此研究具备不同孔隙特征金属多孔材料的结构和性能特点，并依据各自特点将其应用于各个领域，是金属多孔材料走向成熟与普及的关键性问题。目前，具备特征孔结构的金属多孔材料正在成为研究热点，主要包括梯度金属多孔材料、有序金属多孔材料和纳米金属多孔材料。
2. 梯度金属多孔材料 梯度金属多孔材料是指沿某个方向上，孔隙或孔径呈现梯度变化的一类金属多孔材料，也被称作非对称金属多孔材料。梯度的存在是对金属多孔材料组成、组织以及结构进行优化后的结果，以满足实际使用需要。
2.1. 梯度金属多孔材料的制备方法 2.1.1. 沉积法 沉积法的主要原理是利用粉末粒度大小不同导致其在液体中的迁移速度产生差异，从而使粉末颗粒分离形成梯度。依据设备和工艺的差别可以将沉积法分为两种：离心沉积和重力沉积。通过上述两种方法使金属粉末浆料在模具内成形，脱模之后进行烧结便可以形成具有梯度孔隙结构的金属多孔材料。图1所示为采用离心沉积法，在模具腔内壁形成梯度粉末层坯料，烧结后获得的连续梯度金属多孔材料[3]。
2.1.2. 湿法喷涂和刷涂 通过湿法喷涂与刷涂制备梯度金属多孔材料，是指将含有不同粒度分布或者含有不同造孔剂含量的粉末浆料依次涂敷在已有的支撑体上，在不同压力下进行压制，最终通过烧结后制得具有梯度孔径的金属多孔材料。湿法喷涂可由计算机辅助控制，以保证涂层的厚度以及均匀性。陈刚[4]等用粉末湿法喷涂技术将羰基Fe、Al混合粉喷涂于支撑体表面，经过压制和真空烧结，获得具有梯度孔径的FeAl多孔 何达 等 167 (a) (b) Figure 1. Photos of continuously graded porous metal materials (a) and SEM image (b) 图1. 连续梯度金属多孔材料样品(a)及材料微观组织SEM照片(b) [3]
材料。何薇[5]等以超细Ti、Al混合粉为原料，用喷涂法在孔径较大的多孔TiAl金属间化合物上制备了涂覆层，用真空烧结方式制备了梯度孔径TiAl多孔膜。
2.1.3. 其他制备技术 近年来梯度金属多孔材料领域出现了一批新的制备技术，如电火花等离子烧结技术、分层堆积热压成形技术、金属激光烧结技术、粉末注射成形技术等[6]。其中，通过分层堆积热压成形技术可制备形状复杂、尺寸小、精度较高的梯度金属多孔材料[7]。这些制备方法各有所长 ,但是对其制备机理的研究还不够深入，有关成形过程中各种影响因素间的作用需进一步探讨。
2.2. 梯度金属多孔材料的应用 2.2.1. 生物医学材料 由于人体的实际骨骼结构是典型的梯度多孔结构，从内部向表面是由疏松骨质向致密骨质变化的，梯度金属多孔材料因而被广泛的用作人体硬组织替代材料[8]。T. Traini [9]等通过金属激光烧结技术制备了梯度多孔钛合金，合金内层弹性模量为104 ± 7.7 Gpa，外层为77 ± 3.5 Gpa，与人体骨骼较为相近。Y. Torres [10]等基于单轴连续压制装置与粉末冶金技术，制备了适合生物医学应用的梯度多孔钛合金材料。 梯度金属多孔材料中的连通孔结构有利于成骨细胞的粘附、分化和生长，能促进骨组织长入孔隙，加强植入体与骨的连接，实现生物固定。同时，金属多孔材料的强度和弹性模量以及体积密度，可以通过调整孔隙率来改变，从而使得植入体与人体硬组织具有较好的力学相容性。钛及钛合金因其良好的生物相容性、耐蚀性、及与骨骼相似的弹性模量，成为人体硬组织的首选替代材料[11]。
2.2.2. 过滤与分离材料 液体或气体的过滤与分离是金属多孔材料应用得最为广泛的领域之一，其原理是利用金属多孔材料孔道对流体中固体颗粒的阻碍和拦截作用，对气体或液体进行过滤与分离[12]。梯度金属多孔材料由于自身结构特性，即孔径与孔隙沿厚度方向上呈现梯度变化，使得其可以同时具备大透过性和高过滤精度的性能特点。在过滤分离过程中，孔径较小的梯度层提供较高的过滤精度，孔径较大的梯度层提供大的透过性。汪强兵[3]等采用离心沉积法制备了连续梯度金属多孔材料，发现在同等过滤精度下，该梯度多孔材料的透过性能是常规相同孔径金属多孔材料的10倍以上。此外，梯度金属多孔膜材料在果汁生产过程中能高效地将果汁中的淀粉或果胶滤掉，可以节约大量的酶解费用，提高效率[13]。 何达 等 168 3. 有序金属多孔材料Gasarite 孔隙结构规则，孔道在三维空间呈现出规律性、有序排列的金属多孔材料被称为有序金属多孔材料。Gasarite是指通过Gasar工艺制备出的具有规则孔隙结构的金属多孔材料，其圆柱形孔道定向排列于金属基体内形成藕根状，因此也被称作藕状金属多孔材料[14]。
3.1. Gasarite制备方法 Gasar工艺即(金属/气体共晶定向凝固法)是制备具有有序孔结构金属多孔材料的最主要方法，最早由乌克兰学者Shapovalov在一篇专利中提出[15]。通过该工艺可得到孔隙排列方向、形状、孔隙率和孔径分布可控的定向规则多孔结构。 金属/气体共晶定向凝固法的基本原理是：许多金属如Co、Fe、Ni、Cu、Al、Mg等与氢气相互作用反应后并不会形成氢化物，而是在高温区域形成金属/气体共晶。若将这些金属或者合金置于高压氢气中加热直至熔化，经过一段时间的保温，熔融的金属或合金中会熔解大量的氢气。由于氢气在金属或合金的固相和液相中的溶解度差别较大，所以当把金属熔体浇到铸型中进行定向凝固时，凝固过程中氢气会析出形成气泡，并与金属固相一起定向生长，最后得到圆柱状气孔沿凝固方向规则排列的多孔结构。熔融金属中气体的含量、气氛中气体的压力、熔体的化学成分以及凝固速率与方向将共同决定孔隙的形貌、大小以及空间排列[16] [17]。 随着有序金属多孔材料Gasarite的开发与应用得到逐步重视，Gasar工艺也得到进一步的研究改进。Nakajima教授研究组基于Gasar工艺及固–气共晶原理，进一步开发出了热分解法、连续区熔技术和连续铸造技术，图2展示了有序金属多孔铜的横截面和纵向截面的微观形貌[18]。
(a) (b) Figure 2. Cross-section and longitudinal cross-sectional micrographs of ordered metallic porous copper prepared by the Ga-sar. (a) 0.4 MPa hydrogen, porosity 44.9%; (b) 0.8 MPa hydrogen, porosity 36.6% 图2. 通过Gasar工艺制备的有序金属多孔铜的横截面与纵向截面微观形貌[18]。(a) 0.4 MPa氢气，孔隙度为44.9%；(b) 0.8 MPa氢气，孔隙度36.6%