多孔金属材料的制备工艺及性能分析多领域有着广泛的应用前景。本文概述了多孔金属材料的常用制备方法及其主要性能。关键词:多孔金属材料;制备;性能;应用摘 要 :多孔金属材料是一种性能优异的新型功能材料和结构材料 ,具有独特的结构和性能 ,在很科学家极大的兴趣 ,成为材料类研究的热点方向之1 引言一 ,自 20世纪 90年代以来 ,美国的哈佛大学、英国在传统的金属材料中 ,孔洞 (宏观的或微观的 )的剑桥大学、德国的 Fraunhofer材料研究所、日本的被认为是一种缺陷 ,因为它们往往是裂纹形成和扩东京大学等对多孔金属材料的制备工艺和性能进行展的中心 ,对材料的理化性能及力学性能产生不利了广泛的研究 ,获得了一批研究成果 [2-5]。在我国 ,的影响。但是 ,当材料中的孔洞数量增加到一定程多孔金属材料的基础和应用研究也逐步得到重视和度时 ,材料就会因孔洞的存在而产生一些奇异的功发展。近年来 ,研究队伍不断壮大 ,在制备技术、结能 ,从而形成一类新的材料 ,这就是多孔金属材料。构和物性等方面的基础研究以及在各种民用和国防按照孔之间是否连通 ,可以把多孔金属材料分为闭领域的应用研究均取得了一定的进展 ,已经引起我孔和通孔两类 ,如图 1所示。该类材料具有良好的国政府、中科院和航空航天等部门的高度重视 ,尤其吸能性能、高阻尼性能、吸声性能、电磁屏蔽性能及值得一提的是 ,我国在 2005年立项的国家重大基础良好的导热导电性能 [1] ,因而在一般工业领域 (如研究计划 (973计划 )“超轻多孔材料和结构创新构汽车工业 )、国防科技领域及环境保护领域等有着型的多功能化基础研究 ” ,更是体现了对该类材料广泛的应用前景 ,它的设计、开发和应用引起了中外研究的重要性和迫切性。水化物等,然后将均混的混合物压制成密实块体即到目前为止 ,已开发的制备多孔金属的方法很多 ,涉及到的领域也非常广。根据在制备过程中金属所处的状态 ,可将多孔金属的制备工艺分为以下三类 :液相法、粉末烧结法和沉积法。 2. 1 液相法液相法包括的种类比较多 ,且较易制备大块的多孔金属和产品易商业化 ,成为多孔金属材料制备的主要手段,液相法主要包括以下几种: 2. 1. 1 颗粒渗流法颗粒渗流法[ 6 ]原理是首先将颗粒在模具内压实,烘干形成预制块。然后通过压力将金属液渗入中,并强烈搅拌使空心小球分散,最后得到空心球与金属基体形成的多孔金属材料。空心球铸造法的特点是孔径和孔隙率易于控制,材料综合力学性能好。2. 2 粉末冶金法粉末冶金法主要包括粉末烧结发泡法、烧结-脱溶法、松散粉末烧结法、中空球烧结法等。2. 2. 1 粉末烧结发泡法这种工艺[ 12 ]是首先将金属粉末和相应的发泡剂按一定比例均匀混合,发泡剂可以是金属氢化物、半成品,最后将此半成品加热到接近或高于混合物熔点的温度,使发泡剂分解,金属熔化,从而形成多孔泡沫材料。此种方法易于制作近半成品的零件和到颗粒预制块的间隙中,最后将颗粒溶除即可得到通孔结构的多孔金属材料。2. 1. 2 精密铸造法精密铸造法 [8]是首先用耐火材料浆料填满海绵状泡沫塑料的孔隙 ,待耐火材料固化后 ,加热除去塑料 ,即形成一个多孔预制块体。然后把液态金属液浇入到预制块上 ,加压渗流 ,这一点类似于渗流过程。最后再除去耐火材料 ,就形成与原来海绵状塑料结构相同的多孔金属材料。 2. 1. 3 熔融金属发泡法熔融金属发泡工艺可分为两种 ,发泡剂发泡和通气发泡 [9, 10 ]。前者是在熔融的金属液中加入发泡剂 (如 TiH2 ) ;后者则是在金属液中通入气体 (如惰性气体 )。这两种工艺的共同特点是可制备孔隙率高、尺寸大、闭孔结构的多孔金属 ,但过程控制较为复杂 ,孔结构分布均匀性不高。 2. 1. 4 空心球铸造法空心球铸造法 [11 ]的原理是先采用商用酚醛塑料小球在惰性气体环境中加热直至塑料碳化 ,形成中空的小球。然后将这些中空的小球加入到金属液三明治式的复合材料 ,而且孔隙率较高 ,孔分布均匀。 2. 2. 2 烧结 -脱溶法这种制备工艺 [13 ]首先是将金属粉末和可去除填充颗粒均匀混合 ,其中可去除填充颗粒一般包括两类 ,一类为可溶于水或其它溶剂的盐 (如 NaCl等 ),一类为可分解有机物 (如尿素、碳酸氢氨等 ),均混后把混合物压制成致密的半成品 ,然后在一合适的温度烧结。若填充颗粒为可分解有机物 ,则烧结过程中颗粒会分解气化 ;若填充颗粒为可溶性盐 ,则在烧结后可用溶剂将其溶去便得到多孔金属材料。2. 2. 3 松散粉末烧结法松散粉末烧结 [14 ]是把松散状态的金属粉末不经压实直接进行烧结的方法。此种方法可用于生产多孔金属电极。 2. 2. 4 中空球烧结法通过将金属中空球烧结 ,使之扩散结合而制造多孔材料的方法。此方法制造的多孔材料兼有通孔和闭孔。金属中空球可通过下述方法制备 :在球形树脂上化学沉积或电沉积一层金属 ,然后将树脂除 明显的三阶段特征 ,即初始的弹性段 (Linear Elasticity)、中间的平台段 ( Plateau)和最后的致密段 (Densification)。其中 ,平台段的起始点应力称为泡沫材料的屈服或坍塌强度 ,此强度远小于其基体的屈服强度 [1]。当多孔金属材料受到外加载荷时 ,因屈服强度低很容易发生变形 ,而且变形量大、流动应力低 ,在变形过程中通过孔的变形、坍塌、破裂、胞壁摩擦等形式消耗大量能量而不使应力升的。高 ,从而能有效地吸收冲击能。这种在较低应力水形成金属烟。金属烟在自身重力作用及惰性气流的平下吸收大量冲击能的特征正是冲击缓冲所需要携带下沉积和冷却。因其温度低 ,原子难以迁移和扩散 ,故金属烟微粒只是疏散地堆砌起来 ,形成多孔3. 2 高阻尼性能泡沫结构 [16 ]。 多孔金属材料可看作是由三维网络状金属骨架去 ,或将树脂球和金属粉一同混合 ,随后烧结使金属粉结合 ,同时树脂球挥发 [ 15 ]。 2. 3 沉积法沉积法主要包括金属气相蒸发沉积法、原子溅射沉积法和电化学沉积法三种。 2. 3. 1 金属气相蒸发沉积法在较高惰性气氛中 ,缓慢蒸发金属材料 ,蒸发出来的金属原子在前进过程中与惰性气体发生一系列碰撞作用 ,使之迅速失去动能 ,从而部分凝聚起来 ,与高压惰性气体原子碰撞 2. 3. 2 原子溅射沉积法在惰性气体的压力下,元素原子在飞溅路程中,金属原子一方面捕获气体原子 ,另一方面凝聚成金属液滴 ,然后到达衬底。在衬底上获得均匀包裹气体原子的金属体 ,最后在高于金属熔点的温度下把金属加热足够长的时间使捕获的气体膨胀 ,形成多孔金属材料。这种方法的特点是孔结构非常理想 ,但成本昂贵 ,不易制备大件 [ 17 ]。 2. 3. 3 电化学沉积法这种方法是以聚氨基甲酸乙脂发泡材料为骨架 ,进行电解沉积 ,然后加热去除有机聚合物骨架 ,得到多孔金属材料。这种方法制备的多孔材料不但孔隙率高 ,孔分布均匀 ,且孔互相连通呈三维网状结构 [ 18 ]。 3 多孔金属材料的主要性能多孔金属材料作为一类区别于致密材料的新型材料 ,具有一些其基体或母体所不具备的特殊性能和功能 ,主要表现如下 : 3. 1 吸能性能图 4 多孔金属材料典型的压缩应力 -应变曲线多孔金属材料的应力 -应变 (σ -ε)响应具有与孔洞所组成的两相复合材料。除了孔洞与金属基体之间所形成的界面外 ,材料内部还存在其它大量微观的 (主要是位错 )和宏观的 (较小的孔洞和裂纹 )缺陷 ,其组织状态和缺陷分布极不均匀。因此当外力作用于多孔金属材料上时 ,将在基体中产生不均匀的应变 ,特别是在孔洞 (宏观的或微观的 )或裂纹附近 ,其应变情况更为复杂 ,从而引起缺陷区域原子重排。缺陷区的这种响应是粘滞性的 ,因而引起粘滞性应变 ,造成能量的损耗 ,导致材料的阻尼增加。 3. 3 吸声性能多孔金属材料的高孔隙率结构使其具有良好的吸声性能 [19 ]。一般来讲 ,通孔或半通孔多孔金属的吸声效果比闭孔的好。多孔金属材料的吸声机制主要可归为两种 ,即声波经过多孔金属时流动阻力的升高造成的粘性损失以及声波与孔洞表面热量交换造成的热损失。 3. 4 电磁屏蔽、导热和导电性能多孔金属具有良好的导电性和很高的比表面积 ,因此具备很高的电磁屏蔽性能 ,即良好的吸收和反射电磁波的能力。同时又具有良好的导热性能 [ 20, 21 ]。 3. 5 其它性能质轻 ,易着色 ,易加工 ,耐高温。 4 结语 (1)多孔金属材料具有良好的理化性能和力学性能 ,因而可以作为功能材料和结构材料 ,具有良好的应用前景。多孔金属材料的制备工艺很多 ,因而可以满足多样化的需求 ,可以根据不同的应用需求 采用不同的制备工艺。 and energy absorbing characteristic of foamed aluminum. (2)部分制备工艺在结构的可控性、孔径的均Metall[J]. Mater. Trans, 1998 (A29): 2497-2502. 匀性、样品的大尺寸化等方面仍存在局限性 ,因而制[10 ]Cymat Corp, Canada. Product Information Sheets. http: / / 备工艺还需要进一步的探索和完善。 www. cymat. com. (3)随着工业和科技的进步 ,人们对多孔金属[11 ]张勇 ,舒光冀 ,何德坪 .用低压渗流法制备泡沫铝合金 [J ].材料科学进展 , 1993 (7) : 473 -47. 材料的需求量越来越大 ,要求也越来越高 ,但目前的[12]J. Baumeister, J. Banhart, M. Weber[M]. German Pa2研究也只是涉及到了多孔金属材料的一部分性能特terntDE 4426627. 1997. 点 ,相当多的潜在价值尚未被开发出来 MechanicalBehaviorofMetailicFomas[J]. . Mater. Sci, 2000 (30):191-227. Olurin,. ,或仅局限在(44) : 105 -110. [ 14 ]B. C.社,1982. [13]YA Novel sintering processformanufacturingAlfoams[J]. . Y. Zhao, D. X. Sun. -dissolution 实验室阶段 ,因而对性能的研究又提出了新课题。Scr. Mater, 2001 参考文献 : [1]L. J. Gibson, M. F. Ashby. Cellular Solids: Structure and 拉科夫斯基 .工程烧结材料 [M ].冶金工业出版Properties. 2nd ed[M ], Cambridge University Press, UK, 1997. [15]O. Andersen, U. Waag, L. Schneider, G. Stephani, B. [2 ]L. J. Gibson. Kieback. Novel Metallic Hollow Sphere Structures [ J ]. Annu. RevAdv. Eng. Mater, 2000 (2) : 192 -195. [3]O. B. Fleck, M. F. Ashby, Deformation and [16]张流强 ,常富华 .低密度金属泡沫的研制 [J ].功能材FractureofAluminum Foams[J]. Mater. Sci. Eng. 2000 料 , 1996, 27 (1) : 88 -91. (A291): 136-146. [17]. Lavernia,N. J. Grant. SprayDepositionofMetals?: [4]J. Banhart, W. Brinkrs. FatigureBehaviorofAluminum AReview[J]. Mater. Sci. Eng, 1998 (98):381-394. Foams[J]. J. Mater. Sci, 1999 (18):617-619. [18]X. Badiche, S. Forest, T. Guibert, Y. Bienvenu, M. [5]Y. Yamada, C. Wen, K. Shimojima,M. Mabuchi. Effects Corset, H. Bernet. MechanicalPropertiesandNon-Hom2 ofCellGeometryon theCompressivePropertiesofNickelFo2 ogeneousDeformation of Open -Cell Nicked Foams?: Ap2 mas[J]. Mater. Trans, 2000 (41):1136-1138. plicationoftheMechanicsofCellularSolidsandPorousMa2 [6]张勇 ,舒光冀 ,何德坪 .用低压渗流法制备泡沫铝合金 terials[J]. Mater. Sci. Eng, 2000 (A289):276-288. [J ].材料科学进展 ,1993 (7):473 -478. [19]许庆彦 ,陈玉勇 ,李庆春 .加压渗流铸造多孔铝合金及[7 ]J. Banhart. Manufacture, characterization and application 其吸声性能 [J]1铸造 ,1998 (4):1 -4. ofcellularmetalsandmetalfoams[J]. ProgressinMateri2 [20 ]黄福祥 ,金吉琰 ,范嗣元等 .发泡金属的电磁屏蔽性能als Science, 2001 (46) : 559 -632. 研究 [J]1功能材料 , 1996 (27) : 52 -54. [8]F. Frei, V. Gergely, A. Mortensen, . Clyne. The [21]J. Kovacik, F. FoamModulusofE2 effectofpriordeformationon thefoamingbehaviorof“form2 lasticity and Electrical Conductivity According To Percola2 grip”precursormaterial[J ] 1Adv. Eng. Mater, 2002 (4): tionTheory[J]. Scr. Mater, 1998 (39):239-246. 749 -752. [责任编辑 朱联营 ] [9]F. S. Han, Z. G. Zhu , J. C. Gao. Compressive deformation On the Preparation and Properties of the PorousMetallicMaterials HAO Gang -ling1 , HAN Fu -sheng2 , LIWei-dong1, BAIShao-min1,YANGNeng-xun 1 (1. College of Physics and Electronic Information, Yanan University, Yanan, Shaanxi 716000 2. KeyLaboratoryofMaterialsPhysics, InstituteofSolidStatePhysics, Chinese Academy of Sciences, Hefei, Anhui 230031) Abstract: Porousmetallicmaterialswithuniqueexcellentstructuresandpropertiescanbeutilizedasnew function2 aland structuralmaterials, which indicatsthattheporousmetallicmaterialshaveawidelypromisingapplication in manyfields. Thevariouspopularmanufacturingmethodsandthemainpropertiesoftheporousmetallicmaterials, in the present paper, were summarized. Key words: porousmetallic materials; preparation; properties; ppplication
比重小，比强度大由于金属材料中存在大量的孔洞，所以材料的比重显著减小，如上述的多孔模具钢的比重经测试只有5．0g/cm ，比无孔的该材料(比重7．6g/cm )减少34．2%。如果是铝合金或镁合金的多孔材料，它们的比重可以小于l，只要材料的外表是致密的，那么它们可以浮出水面。有人认为，金属材料内部分布大量的孔洞，那么其强度会大大削弱。一些文献指出，在材料的轻量化时，材料的形状因子是一个关键因素，形状因子包括了宏观形状因子和微观形状因子。在机械设计时经常不用圆棒而采用空心管，不用矩形截面而采工字型、兀字型等材料，所有这些都是改变宏观形状因子的措施。而将材料制备成多孔正是改变材料的微观形状冈子。经过材料的轻量化设计，可以得出：形状因子=宏观形状因子×微观形状因子。也就是说，在材料轻量化设计过程中，在考虑形状因子时，不单要考虑宏观因子，如果能考虑到微观形状因子，那么在材料的轻量化上可以收到成倍的效果。由于多孔金属材料比重小，比强度大，所以它可以构件的形式广泛应用于机械工具和交通运输工具上。如果将多孔材料轧制成板材，那么可以制作汽车，机器的蒙皮，以取代所用的板材。能量吸收性好鉴于多孔金属材料具有很好的能量吸收特性，所以它可以用于制造能量吸收器，减震缓冲器等应用于机械工程和车辆工程。当它们受到突然的冲击时，不容易造成车毁人亡的恶性事故。制振效果好有些多孔金属材料是通过金属与气体的共品凝固获得的，所以材料内部储藏大量气体，只要这些孔洞是封闭型的，那么当材料接收到振动源的能量时，由于材料内部具有很大的内耗，而将传递来的能量化解掉。多孔金属材料还具有很好的吸声能力，所以广泛应用于噪音源的隔离材料，如多孔铝合金、镁合金应用于潜水艇内的隔墙，可以很好地防止声纳的跟踪。用于人流嘈杂地方的天花板，可以大幅度降低噪音。将来该材料还可以用于汽车等交通工具上，减少发动机噪音的传出。比表面积大多孔金属材料具有很大的比表面积，所以它在电化学中被利用来制造电化学电极，可以大大提高电化学反应过程中能量的释放，如泡沫镍电极电池就是一例。由于多孔金属材料的比表面积人，换热散热能力高，耐急冷急热性能好，而且具有很好的吸声能力，所以它是汽车尾气处理器理想的材料。
教授，博士研究生导师，现任昆明理工大学校长，云南省中青年学术和技术带头人，教育部高等学校机械学科教学指导委员会委员，云南省机械工程学会副理事长、铸造分会理事长，云南省耐磨耐热耐蚀材料协会副理事长，中国机械工程学会磨损及失效预防委员会委员，中国机械工程学会铸造分会委员。1996年获云南省优秀教师称号，教育部第五届霍英东青年教师奖。 研究方向：金属耐磨材料加工、半固态材料加工。主持或参加了国家级、省部级科研项目及企业委托项目10余项，在国内外刊物上发表学术论文50余篇，其中被SCI、EI、ISPT收录论文10篇，获省科技进步奖2项科研成果“控制冷却贝氏体球墨铸铁”及“控制冷却贝氏体耐磨铸钢”实现产业化，取得了显著的经济效益。 教授，博士研究生导师，现任云南省新材料制备与加工重点实验室主任、昆理工鑫博科技有限公司总经理，兼任云南省热处理协会副理事长，云南省技术创新人才。 研究方向：功能材料和有色金属复合材料制备加工一体化新技术研究。先后主持过十二项国家和省部级课题的研究工作，其中国家高技术产业化推进项目一项；国家自然科学基金二项；云南省重大科技攻关项目二项；云南省省长基金一项; 云南省自然科学基金三项；云南省中小科技企业创新基金一项；云南省省院省校合作基金一项；中国有色高校科学基金一项。在国内外刊物或国际会议论文发表论文50余篇，其中有15篇论文分别被SCI，EI，ISTP收录。获得三项发明专利；六项实用新型专利。有五项科研课题通过云南省及有色总公司组织的专家鉴定,为国际先进水平。二项成果获省级科技三等奖。 教授，博士研究生导师，现任学校分析测试中心主任，云南省新材料制备与加工重点实验室副主任，中国材料研究学会理事，中国有色金属学会合金加工学术委员会委员，中国空间材料专业委员会委员。 研究方向：材料成形与加工技术及其工程模拟研究。近年来，主持和参加国家自然科学基金项目，云南省自然科学基金重点项目，云南省计委攻关项目，教育部重点科技项目，云南省自然科学基金项目，云南省教委科学基金项目，国家级教改项目等十余项。研究成果已公开发表50余篇论文，其中被SCI.、EI.收录6篇次，获1999年云南省自然科学三等奖一项，获2004年云南省教学成果一等奖一项，2005年获国家级教学成果二等奖。出版专著《复合带材异步轧制工艺基础及理论研究》一部。合作获发明专利三项。 教授，博士研究生导师。 研究方向：金属间化合物制备研究、机械合金研究、新材料制备研究。主持过云南省自然科学基金重点项目、国家自然科学基金、云南省科技厅国际合作项目、云南省自然科学基金等多项科研项目，发表论文50余篇，获云南省自然科学三等奖一项。 博士、教授，博士研究生导师，现任昆明理工大学教务处处长，兼任全国高职高专人才培养水平评估委员会委员、全国本科教育水平评估专家。 研究方向：材料制备与加工工程、计算机仿真模拟。共完成科研项目24项，先后在国内外学术刊物或学术会议上发表学术论文和专著39篇（本）；在国内主持或参加科研项目11项；主讲过8门专业基础课或专业课；独立编写约20万字的教材一本，并参加一本全国高等学校统编教材的编写工作，独立完成其中约5万字的章节。 教授，博士研究生导师。现任校光电子新材料研究所所长，中国物理学会会员，中物理学会光散射专业委员会副主任秘书长，美国材料科学研究会会员，国际拉曼光谱杂志顾问、编委，巴勒斯坦物理学会名誉会员，化学物理学报光谱与光谱分析，光散射学报编委、副主编。研究方向：光电子功能材料物理及应用、钙钛矿结构薄膜、纳米材料、拉曼光谱研究。发表学术论文200余篇，共获中国国家发明奖三等奖中国科学院自然科学二等奖和三等奖，邮电部技术进步三等奖，云南省自然科学技术二等奖六项，获授权专利7项。 研究员，博士研究生导师，现任理学院激光应用研究所所长，中国光学学会全息专业委员会委员，美国工程光学学会SPIE会员。享受国务院政府特殊津贴，2004年9月获全国优秀教师称号，2005年4月获云南省优秀工作者称号。研究方向：信息光学及数字图像处理研究。获云南省自然科学二等奖一项，科技进步三等奖两项；在国内外学术杂志发表研究论文50余篇，被SCI、EI、ISTP、SA等引用60余篇（次）；出版专著《激光热处理优化控制研究》和《激光的衍射及热作用计算》两部。 教授，博士研究生导师，现任材冶学院副院长。研究方向：功能材料 纳米材料主持、参加过包括云南省自然科学基金重点项目、国家自然科学基金、国家高技术研究发展计划863计划子课题、国家科技攻关计划及科技型中小型企业技术创新项目子课题、云南省科技厅国际合作项目、云南省自然科学基金等多项科研项目，发表科研论文40余篇，目前国家高技术研究发展计划863计划子课题、云南省科技厅国际合作项目各一项。 博士，教授，博士研究生导师。 研究方向：生物组织工程支架材料。主持过教育部重点项目1项、省自然科学基金和省二层次人才基金4项科研；参与国家基金和省基金8项。承担二层次人才项目“溶胶-凝胶法制备梯度功能材料”的研究，现主持中-意国际合作项目“骨再生纳米复合材料”的研究，《激光与材料表面的相互作用和热场模拟》专著一部，在国内外学术杂志发表论文40余篇，其中属SCI检索源杂志的共10余篇。多年从事激光加工技术的研究和开发；溶胶-凝胶法制备新型催化剂载体、微滤和纳滤材料的研究开发；组织工程支架材料的研究和开发工作。 博士，教授，博士研究生导师。 研究方向：材料加工新技术近十年来，科研工作主要是对连续挤压理论和工程应用进行系统研究，1996年提出了多材料连续挤压复合的工艺原理。自主设计并制造了连续挤压复合工业机型，形成了示范性工艺流程，具有年产1000吨精密异型材的生产能力。根据连续挤压及喷射沉积的发展需求，2004年提出了喷射沉积连续挤压的技术集成思路，将先进的材料制备与成形技术相结合，为高性能材料的短流程、近终形、高成材率的加工提供一种新的方法，属于材料成形技术方面的前瞻性工作，目前在研项目为云南省应用基础研究重点项目“喷射沉积连续挤压高合金材料基础研究”。先后主持省基金、国家基金、云南省重点项目、省科技攻关、浙江省科技攻关等项目的研究工作 教授，博士，博士研究生导师。云南省中青年学术技术带头人后备人才。研究方向：多孔金属材料先后主持国家自然科学基金、云南省自然科学重点基金、国际合作等项目的研究。发表研究论文30余篇，SCI、EI收录10篇，授权国家发明专利5项，出版学术专著一部“有色金属矿产资源的开发及加工技术-加工部分”，出版“多孔泡沫金属”译著一部，获云南省科技进步二等奖1项。目前主要从事多孔金属材料（泡沫金属和金属蜂窝）的研究和开发工作。
把文章当做作业来写才行，不然永远开不了头。 人们对于能源的需求越来越大，电能的储存和转化也成为巨大的需求，需要发展新材料来提高电能转化和储存的效率。多孔材料因为具有高表面积和大的孔体积可以改善储能器件的能量密度，功率密度，寿命和稳定性。这篇文章总结多孔材料的制备和他们应用在太阳能电池，太阳能生产燃料，可逆电池，超级电容器和燃料电池中作为电极（催化剂）材料。最后我们提出了研究发展多孔材料中需要克服的问题。 目前，全球80%的能源消耗都是化石能源，化石能源燃烧产生了大量的二氧化碳，进而引起气候变化和其他严重的环境问题。当今发展低碳经济的重要部分就是寻找可再生能源和环境友好的能源储存系统。人们在这个方面投入巨大的精力，开展了很多研究，也遇到很多挑战，主要的挑战就是开发功能化材料。 多孔材料，或者说介孔材料能够吸收客体分子在他的内外表面，引起很多人的关注。根据IUPAC，微孔是<2nm,介孔大于2nm，小于50nm，大孔大于50nm。 最开始的图中，介绍了几种多孔材料的合成方法，包括，软模板法，硬模板法，复合模板法，无模板法。复合模板就是同时使用软模板和硬模板，形成孔径大小不同的分级多孔材料。无模板法合成介孔材料主要是利用纳米粒子的堆积（砌墙）和网状化学中的诱导（MOF的孔做大）。 太阳能电池 染料敏化太阳能电池 染料敏化太阳能电池中需要结晶度最大化，晶体边界很小的材料作为工作电极，而目前合成了几乎为单晶状态的二氧化钛多孔材料（挥发诱导自组装），既提供了大的表面积和孔容，也形成了晶体的形貌（多孔材料一般为无定型），实现了电池效率的提升（相较于之前不使用多孔结构）。 在对电极中，之前一直使用的是pt，存在昂贵和稀少的缺点，且如果电解质中不含碘离子，效率会不高。制备了分级多孔碳材料可以达到和铂接近的效率，同时其他的多孔结构材料也被制备，效率也很好。相信在不久通过材料的复合可以实现高的电子传导和催化活性。 钙钛矿电池 钙钛矿结构做了两个工作，光吸收和空穴传导，效率很高，结构如下图，在其中使用二氧化钛多孔结构可以有稳定的效果，起到的功能主要是抑制磁滞现象，还可以通过在多孔二氧化钛上掺杂锂的元素改善抑制效果。
成果简介
本文，浙江大学王树荣教授团队在《ChemElectroChem》期刊 发表名为“Preparation of Nitrogen and Sulfur Co-doped and Interconnected Hierarchical Porous Biochar by Pyrolysis of Mantis Shrimp in CO2 Atmosphere for Symmetric Supercapacitors”的论文， 研究以螳螂虾壳为原料，CO2为活化剂，通过一步热解活化制备多种N、O、S自掺杂生物质碳材料（MSCs）。
通过控制热解温度来调节碳材料的物理和化学性质。在这项研究中，MSCs 材料的最大比表面积 (SSA) 和孔体积分别为 m 2 g -1和 3 g -1在 700 C 时达到。此外，在表征试验中发现，氮和硫等杂原子已成功引入碳微观结构中。 MSC-750含有高达的N和的S ，虽然SSA只有 时，6MKOH对称超级电容器在1Ag-1下的比电容在所有样品中达到最大值 -1，这是由于其高含量的杂原子官能团产生的赝电容。
图文导读
图1、(a)–(d) 分别为样品 MSC-600、650、700 和 750 的 SEM 图像；(e) 和 (f) MSC-700 和 MSC-750 在高倍率下的形态学图像。
图2、(a)–(b) MSC-750的TEM图像；(c)–(i) MSC-750选定区域的TEM-EDS图像。
图3、(a) MSCs的拉曼光谱和 (b)XRD图。
图4、MSC的电化学性能
图5、(a) 奈奎斯特曲线；(b) 比电容的虚部（C“，vs 频率）；(c)-(f) 两个串联的硬币型超级电容器分别用于点亮白色和红色 LED。
小结
通过二氧化碳一步热解活化螳螂虾壳制备多元素共掺杂多孔生物质活性炭材料，并将其应用于对称超级电容器。这些结果表明MSC-750是一种很有前景的超级电容器电极材料，为水产品的高附加值加工利用开辟了新途径。
文献：
多孔金属材料的制备工艺及性能分析多领域有着广泛的应用前景。本文概述了多孔金属材料的常用制备方法及其主要性能。关键词:多孔金属材料;制备;性能;应用摘 要 :多孔金属材料是一种性能优异的新型功能材料和结构材料 ,具有独特的结构和性能 ,在很科学家极大的兴趣 ,成为材料类研究的热点方向之1 引言一 ,自 20世纪 90年代以来 ,美国的哈佛大学、英国在传统的金属材料中 ,孔洞 (宏观的或微观的 )的剑桥大学、德国的 Fraunhofer材料研究所、日本的被认为是一种缺陷 ,因为它们往往是裂纹形成和扩东京大学等对多孔金属材料的制备工艺和性能进行展的中心 ,对材料的理化性能及力学性能产生不利了广泛的研究 ,获得了一批研究成果 [2-5]。在我国 ,的影响。但是 ,当材料中的孔洞数量增加到一定程多孔金属材料的基础和应用研究也逐步得到重视和度时 ,材料就会因孔洞的存在而产生一些奇异的功发展。近年来 ,研究队伍不断壮大 ,在制备技术、结能 ,从而形成一类新的材料 ,这就是多孔金属材料。构和物性等方面的基础研究以及在各种民用和国防按照孔之间是否连通 ,可以把多孔金属材料分为闭领域的应用研究均取得了一定的进展 ,已经引起我孔和通孔两类 ,如图 1所示。该类材料具有良好的国政府、中科院和航空航天等部门的高度重视 ,尤其吸能性能、高阻尼性能、吸声性能、电磁屏蔽性能及值得一提的是 ,我国在 2005年立项的国家重大基础良好的导热导电性能 [1] ,因而在一般工业领域 (如研究计划 (973计划 )“超轻多孔材料和结构创新构汽车工业 )、国防科技领域及环境保护领域等有着型的多功能化基础研究 ” ,更是体现了对该类材料广泛的应用前景 ,它的设计、开发和应用引起了中外研究的重要性和迫切性。水化物等,然后将均混的混合物压制成密实块体即到目前为止 ,已开发的制备多孔金属的方法很多 ,涉及到的领域也非常广。根据在制备过程中金属所处的状态 ,可将多孔金属的制备工艺分为以下三类 :液相法、粉末烧结法和沉积法。 2. 1 液相法液相法包括的种类比较多 ,且较易制备大块的多孔金属和产品易商业化 ,成为多孔金属材料制备的主要手段,液相法主要包括以下几种: 2. 1. 1 颗粒渗流法颗粒渗流法[ 6 ]原理是首先将颗粒在模具内压实,烘干形成预制块。然后通过压力将金属液渗入中,并强烈搅拌使空心小球分散,最后得到空心球与金属基体形成的多孔金属材料。空心球铸造法的特点是孔径和孔隙率易于控制,材料综合力学性能好。2. 2 粉末冶金法粉末冶金法主要包括粉末烧结发泡法、烧结-脱溶法、松散粉末烧结法、中空球烧结法等。2. 2. 1 粉末烧结发泡法这种工艺[ 12 ]是首先将金属粉末和相应的发泡剂按一定比例均匀混合,发泡剂可以是金属氢化物、半成品,最后将此半成品加热到接近或高于混合物熔点的温度,使发泡剂分解,金属熔化,从而形成多孔泡沫材料。此种方法易于制作近半成品的零件和到颗粒预制块的间隙中,最后将颗粒溶除即可得到通孔结构的多孔金属材料。2. 1. 2 精密铸造法精密铸造法 [8]是首先用耐火材料浆料填满海绵状泡沫塑料的孔隙 ,待耐火材料固化后 ,加热除去塑料 ,即形成一个多孔预制块体。然后把液态金属液浇入到预制块上 ,加压渗流 ,这一点类似于渗流过程。最后再除去耐火材料 ,就形成与原来海绵状塑料结构相同的多孔金属材料。 2. 1. 3 熔融金属发泡法熔融金属发泡工艺可分为两种 ,发泡剂发泡和通气发泡 [9, 10 ]。前者是在熔融的金属液中加入发泡剂 (如 TiH2 ) ;后者则是在金属液中通入气体 (如惰性气体 )。这两种工艺的共同特点是可制备孔隙率高、尺寸大、闭孔结构的多孔金属 ,但过程控制较为复杂 ,孔结构分布均匀性不高。 2. 1. 4 空心球铸造法空心球铸造法 [11 ]的原理是先采用商用酚醛塑料小球在惰性气体环境中加热直至塑料碳化 ,形成中空的小球。然后将这些中空的小球加入到金属液三明治式的复合材料 ,而且孔隙率较高 ,孔分布均匀。 2. 2. 2 烧结 -脱溶法这种制备工艺 [13 ]首先是将金属粉末和可去除填充颗粒均匀混合 ,其中可去除填充颗粒一般包括两类 ,一类为可溶于水或其它溶剂的盐 (如 NaCl等 ),一类为可分解有机物 (如尿素、碳酸氢氨等 ),均混后把混合物压制成致密的半成品 ,然后在一合适的温度烧结。若填充颗粒为可分解有机物 ,则烧结过程中颗粒会分解气化 ;若填充颗粒为可溶性盐 ,则在烧结后可用溶剂将其溶去便得到多孔金属材料。2. 2. 3 松散粉末烧结法松散粉末烧结 [14 ]是把松散状态的金属粉末不经压实直接进行烧结的方法。此种方法可用于生产多孔金属电极。 2. 2. 4 中空球烧结法通过将金属中空球烧结 ,使之扩散结合而制造多孔材料的方法。此方法制造的多孔材料兼有通孔和闭孔。金属中空球可通过下述方法制备 :在球形树脂上化学沉积或电沉积一层金属 ,然后将树脂除 明显的三阶段特征 ,即初始的弹性段 (Linear Elasticity)、中间的平台段 ( Plateau)和最后的致密段 (Densification)。其中 ,平台段的起始点应力称为泡沫材料的屈服或坍塌强度 ,此强度远小于其基体的屈服强度 [1]。当多孔金属材料受到外加载荷时 ,因屈服强度低很容易发生变形 ,而且变形量大、流动应力低 ,在变形过程中通过孔的变形、坍塌、破裂、胞壁摩擦等形式消耗大量能量而不使应力升的。高 ,从而能有效地吸收冲击能。这种在较低应力水形成金属烟。金属烟在自身重力作用及惰性气流的平下吸收大量冲击能的特征正是冲击缓冲所需要携带下沉积和冷却。因其温度低 ,原子难以迁移和扩散 ,故金属烟微粒只是疏散地堆砌起来 ,形成多孔3. 2 高阻尼性能泡沫结构 [16 ]。 多孔金属材料可看作是由三维网络状金属骨架去 ,或将树脂球和金属粉一同混合 ,随后烧结使金属粉结合 ,同时树脂球挥发 [ 15 ]。 2. 3 沉积法沉积法主要包括金属气相蒸发沉积法、原子溅射沉积法和电化学沉积法三种。 2. 3. 1 金属气相蒸发沉积法在较高惰性气氛中 ,缓慢蒸发金属材料 ,蒸发出来的金属原子在前进过程中与惰性气体发生一系列碰撞作用 ,使之迅速失去动能 ,从而部分凝聚起来 ,与高压惰性气体原子碰撞 2. 3. 2 原子溅射沉积法在惰性气体的压力下,元素原子在飞溅路程中,金属原子一方面捕获气体原子 ,另一方面凝聚成金属液滴 ,然后到达衬底。在衬底上获得均匀包裹气体原子的金属体 ,最后在高于金属熔点的温度下把金属加热足够长的时间使捕获的气体膨胀 ,形成多孔金属材料。这种方法的特点是孔结构非常理想 ,但成本昂贵 ,不易制备大件 [ 17 ]。 2. 3. 3 电化学沉积法这种方法是以聚氨基甲酸乙脂发泡材料为骨架 ,进行电解沉积 ,然后加热去除有机聚合物骨架 ,得到多孔金属材料。这种方法制备的多孔材料不但孔隙率高 ,孔分布均匀 ,且孔互相连通呈三维网状结构 [ 18 ]。 3 多孔金属材料的主要性能多孔金属材料作为一类区别于致密材料的新型材料 ,具有一些其基体或母体所不具备的特殊性能和功能 ,主要表现如下 : 3. 1 吸能性能图 4 多孔金属材料典型的压缩应力 -应变曲线多孔金属材料的应力 -应变 (σ -ε)响应具有与孔洞所组成的两相复合材料。除了孔洞与金属基体之间所形成的界面外 ,材料内部还存在其它大量微观的 (主要是位错 )和宏观的 (较小的孔洞和裂纹 )缺陷 ,其组织状态和缺陷分布极不均匀。因此当外力作用于多孔金属材料上时 ,将在基体中产生不均匀的应变 ,特别是在孔洞 (宏观的或微观的 )或裂纹附近 ,其应变情况更为复杂 ,从而引起缺陷区域原子重排。缺陷区的这种响应是粘滞性的 ,因而引起粘滞性应变 ,造成能量的损耗 ,导致材料的阻尼增加。 3. 3 吸声性能多孔金属材料的高孔隙率结构使其具有良好的吸声性能 [19 ]。一般来讲 ,通孔或半通孔多孔金属的吸声效果比闭孔的好。多孔金属材料的吸声机制主要可归为两种 ,即声波经过多孔金属时流动阻力的升高造成的粘性损失以及声波与孔洞表面热量交换造成的热损失。 3. 4 电磁屏蔽、导热和导电性能多孔金属具有良好的导电性和很高的比表面积 ,因此具备很高的电磁屏蔽性能 ,即良好的吸收和反射电磁波的能力。同时又具有良好的导热性能 [ 20, 21 ]。 3. 5 其它性能质轻 ,易着色 ,易加工 ,耐高温。 4 结语 (1)多孔金属材料具有良好的理化性能和力学性能 ,因而可以作为功能材料和结构材料 ,具有良好的应用前景。多孔金属材料的制备工艺很多 ,因而可以满足多样化的需求 ,可以根据不同的应用需求 采用不同的制备工艺。 and energy absorbing characteristic of foamed aluminum. (2)部分制备工艺在结构的可控性、孔径的均Metall[J]. Mater. Trans, 1998 (A29): 2497-2502. 匀性、样品的大尺寸化等方面仍存在局限性 ,因而制[10 ]Cymat Corp, Canada. Product Information Sheets. http: / / 备工艺还需要进一步的探索和完善。 www. cymat. com. (3)随着工业和科技的进步 ,人们对多孔金属[11 ]张勇 ,舒光冀 ,何德坪 .用低压渗流法制备泡沫铝合金 [J ].材料科学进展 , 1993 (7) : 473 -47. 材料的需求量越来越大 ,要求也越来越高 ,但目前的[12]J. Baumeister, J. Banhart, M. Weber[M]. German Pa2研究也只是涉及到了多孔金属材料的一部分性能特terntDE 4426627. 1997. 点 ,相当多的潜在价值尚未被开发出来 MechanicalBehaviorofMetailicFomas[J]. . Mater. Sci, 2000 (30):191-227. Olurin,. ,或仅局限在(44) : 105 -110. [ 14 ]B. C.社,1982. [13]YA Novel sintering processformanufacturingAlfoams[J]. . Y. Zhao, D. X. Sun. -dissolution 实验室阶段 ,因而对性能的研究又提出了新课题。Scr. Mater, 2001 参考文献 : [1]L. J. Gibson, M. F. Ashby. Cellular Solids: Structure and 拉科夫斯基 .工程烧结材料 [M ].冶金工业出版Properties. 2nd ed[M ], Cambridge University Press, UK, 1997. [15]O. Andersen, U. Waag, L. Schneider, G. Stephani, B. [2 ]L. J. Gibson. Kieback. Novel Metallic Hollow Sphere Structures [ J ]. Annu. RevAdv. Eng. Mater, 2000 (2) : 192 -195. [3]O. B. Fleck, M. F. Ashby, Deformation and [16]张流强 ,常富华 .低密度金属泡沫的研制 [J ].功能材FractureofAluminum Foams[J]. Mater. Sci. Eng. 2000 料 , 1996, 27 (1) : 88 -91. (A291): 136-146. [17]. Lavernia,N. J. Grant. SprayDepositionofMetals?: [4]J. Banhart, W. Brinkrs. FatigureBehaviorofAluminum AReview[J]. Mater. Sci. Eng, 1998 (98):381-394. Foams[J]. J. Mater. Sci, 1999 (18):617-619. [18]X. Badiche, S. Forest, T. Guibert, Y. Bienvenu, M. [5]Y. Yamada, C. Wen, K. Shimojima,M. Mabuchi. Effects Corset, H. Bernet. MechanicalPropertiesandNon-Hom2 ofCellGeometryon theCompressivePropertiesofNickelFo2 ogeneousDeformation of Open -Cell Nicked Foams?: Ap2 mas[J]. Mater. Trans, 2000 (41):1136-1138. plicationoftheMechanicsofCellularSolidsandPorousMa2 [6]张勇 ,舒光冀 ,何德坪 .用低压渗流法制备泡沫铝合金 terials[J]. Mater. Sci. Eng, 2000 (A289):276-288. [J ].材料科学进展 ,1993 (7):473 -478. [19]许庆彦 ,陈玉勇 ,李庆春 .加压渗流铸造多孔铝合金及[7 ]J. Banhart. Manufacture, characterization and application 其吸声性能 [J]1铸造 ,1998 (4):1 -4. ofcellularmetalsandmetalfoams[J]. ProgressinMateri2 [20 ]黄福祥 ,金吉琰 ,范嗣元等 .发泡金属的电磁屏蔽性能als Science, 2001 (46) : 559 -632. 研究 [J]1功能材料 , 1996 (27) : 52 -54. [8]F. Frei, V. Gergely, A. Mortensen, . Clyne. The [21]J. Kovacik, F. FoamModulusofE2 effectofpriordeformationon thefoamingbehaviorof“form2 lasticity and Electrical Conductivity According To Percola2 grip”precursormaterial[J ] 1Adv. Eng. Mater, 2002 (4): tionTheory[J]. Scr. Mater, 1998 (39):239-246. 749 -752. [责任编辑 朱联营 ] [9]F. S. Han, Z. G. Zhu , J. C. Gao. Compressive deformation On the Preparation and Properties of the PorousMetallicMaterials HAO Gang -ling1 , HAN Fu -sheng2 , LIWei-dong1, BAIShao-min1,YANGNeng-xun 1 (1. College of Physics and Electronic Information, Yanan University, Yanan, Shaanxi 716000 2. KeyLaboratoryofMaterialsPhysics, InstituteofSolidStatePhysics, Chinese Academy of Sciences, Hefei, Anhui 230031) Abstract: Porousmetallicmaterialswithuniqueexcellentstructuresandpropertiescanbeutilizedasnew function2 aland structuralmaterials, which indicatsthattheporousmetallicmaterialshaveawidelypromisingapplication in manyfields. Thevariouspopularmanufacturingmethodsandthemainpropertiesoftheporousmetallicmaterials, in the present paper, were summarized. Key words: porousmetallic materials; preparation; properties; ppplication
国家计委和科技部日前共同发布了《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2001年度)》，确定了当前应优先发展的十个产业的141个高技术产业化重点领域新型金属材料产业优先发展的领域如下：1、稀土材料及其应用稀土是信息产业、绿色能源和环境保护等产业的重要支撑材料我国稀土储量、产量和出口量均占世界首位 已形成较齐全的工业体系近期产业化的重点是：高性能稀土永磁材料及制品、稀土催化材料、稀土贮氢材料、稀土发光材料、超大磁致伸缩材料、高温超导材料、稀土硫化物涂料及颜料的规模生产；加快发展高纯稀土氧化物和高纯稀土单质分离提取工业化生产技术和装备；加快稀土在钢铁冶金、有色金属、玻璃、特种陶瓷、石油化工及农业等方面的应用2、复合金属材料制备工艺及其成套设备由于异质金属复合材料的性能功能化和较低的成本及应用范围广泛，提高了传统金属材料的发展潜力近期产业化的重点是：建设铝-不锈钢、铝-钢、钛-钢、铜-钢带液-固相复合工艺生产线 表面复合精饰技术制备薄覆层()金属复合板带生产线；开发颗粒增强铝基复合材料规模化生产技术、半固态成形技术、连续包敷复合高速钢材料及制品，并实现产业化3、高性能密封材料及制品密封件是保证机械装备高效、长期、安全和稳定运行的重要基础件 其技术水平、质量及性能直接影响配套主机产品质量和运行可靠性我国密封材料及制品经过十多年的发展和技术引进，形成了一定的生产能力和规模 一般产品能满足各类主机的配套要求，但高压、高速、精密、耐高温低温和耐腐蚀的密封件与国际水平有较大差距近期产业化的重点是：轿车及中高档轻型车动力传动、减振、制动系统用密封材料及制品规模化生产示范基地建设；重大成套设备中高压、液压、气动系统用密封件；电力设备中高温、高压机械密封；石化工业中高速透平压缩机非接触气膜密封；金属磁流体动密封4、纳米材料和特种粉末及其制品纳米材料因其纳米效应而具有特殊的性能和广泛的用途 是目前科技发展重要热点之一近年来 我国在纳米材料的研究开发和应用方面取得了很大进展 形成了一批拥有自主知识产权的技术并开始产业化近期产业化的重点是：以纳米粉体材料、纳米膜材料、纳米催化材料和纳米晶金属材料为重点 实现低成本、环境友好以及质量稳定的规模化生产；加快纳米材料规模化应用于信息、通信、医疗和环保等新兴产业以及能源、交通、化工、建材、纺织和轻工等基础产业，改进性能，提高效率 促进技术进步；加快发展粉末冶金摩擦材料、高温合金粉末以及高纯超细陶瓷粉体材料链接： 二十一世纪将是材料-电子一体化的世纪作为新型功能材料家庭中的重要成员,形状记忆合金在工程机械和日常生活中得到了广泛的应用由形状记忆合金构成的结构简单、控制灵活、功率密度大的各类记忆合金驱动器,在轻型机器人及小型化系统中具有独特的技术优势本文详细阐明了形状记忆合金的晶体学、热力学特性,概述了该材料的几种典型应用实例在此基础上,综述了这一功能材料的应用优势
一直从事金属材料的研究，对金属材料的制备、性能和应用等方面可以说很熟悉，联系日常生活中的那些事儿，越来越感觉到金属材料的许多行为和生活中很多事情是源自同一个道理。先举一个最容易理解的材料行为和婚姻的关系，本来这是两个风牛马不相及的问题，所以他们之间的联系大家可以慢慢品品。从头说起，先说说材料和恋爱，以钢铁材料为例来说吧，纯铁由铁矿石经过高炉炼铁，再经过各种不同电炉的纯化，如同一个孕育而生的新生儿逐渐地成长，再经过材料学家或冶金学家职业红娘的研究撮合，撮合的过程如同恋爱一般，门当户对，志同道合同样重要，只有经过热恋高温的熔化才能形成稳定的钢铁家庭。例如纯铁和朴实的碳结婚形成一对对不同类型的碳钢家庭，这是钢铁材料家庭中最常见的组合，铁主外，碳主内，虽然碳对家庭参股少，但是碳却渗透到铁的晶胞中了，女人当家，实权在握，可是高碳钢虽硬但也很脆。为了吸引更多人的眼球，提高钢铁家族的知名度，必须有明星，名字很关键，绯闻也关键，炒作更关键，于是钢铁也开始炒作一夫多妻制度，随着小三小四们的介入，各放异彩，形成了一批有代表性的钢种明星，英雄的耐热钢、引人注目的不锈钢、行业标兵耐候钢等等。有结婚就有离婚，材料的断裂如同婚姻的破裂都是裂的问题，材料断裂的原因可能来自拉力或压力，从表面或内部缺陷处产生裂纹逐渐扩展而断裂，韧性好的材料会产生塑性变形然后慢慢断裂，而脆性材料则干脆利落直接断裂；婚姻的破裂的原因来自家庭和外界的诱惑力（情人，金钱，权力等）或压力（父母，工作等），从家庭生活中一些鸡皮蒜毛的小事或以前的陈年旧账开吵，让夫妻关系逐渐恶化，破裂的速度基于两口子感情基础好坏，感情好的拖了好多年才离婚，而基础差的直接离，刚结婚就离婚的也比比皆是。如果没有以上的各种压力或诱因，材料会恢复原样，而两口子重归于好，即使偶尔拌拌嘴，也是床头吵架床尾和，还可以通过二次蜜月度假对婚姻进行一次退火热处理来缓解危机。还有一种阻止材料断裂的情况，例如大家见过汽车挡风玻璃有裂纹时的处理方法是在裂纹处钻个孔，把裂纹尖端扩大成孔，就保证了裂纹不再继续扩展。而对存在潜在危机的婚姻同样管用，例如如果这时候夫妻其中一方突患重病，很大情况下夫妻俩会重新走在一起，同心协力战胜病魔。这个患重病就如同玻璃上钻的孔，扩大的矛盾掩盖了最初的小矛盾。材料最终要断裂，如果还想用，可以焊在一起，但是焊接造成焊缝和热影响区的存在，性能总不如以前。对婚姻而言，离婚了又没有合适的，孩子需要一个完整的家庭，搭伙过日子最方便的就是复婚，但是破镜复原后，裂缝始终是存在的。换言之如果材料断裂后另找一块其他金属焊在一起，搭配不当，很快就会再断。同理半路夫妻能产生爱情火花的毕竟很少，肯定不如原配的好。而最彻底的解决办法对材料而言是回炉重熔，经过高温的熔化，重新锻造成崭新的材料。对破裂的婚姻，离婚后的夫妻如果能够再经历一番爱情的磨练，相信他们的婚姻也会坚如磐石。说完了材料和婚姻，其实材料的很多行为都和生活息息相通，限于篇幅，简而述之。例如材料的疲劳行为和人的疲劳，材料的耐蚀性和人的抗诱惑性，材料的硬度和人的志气或骨气等，人的素质如同材料的性能一般，好的材料性能是经过多次冷热加工的锤炼获得，而其中一个微小的夹杂物就可能成为致命的硬伤，而我们何尝不是如此呢，希望能不断纯化我们自己的心灵而无坚不摧！
、 捂紧自己的钱袋袋。你在产生购物欲望时一定要问自己：这个一定要买吗？这个是我现在必需的吗？这个买了对我有什么好处？回答了这三个问题你再掏钱，相信，你的开支可以减少至少30%，也就是说你已节省了30%的钱。记得钱比时间更重要，购物的时候一定要货比三家，看到新品上市千万少买，等个两三个月就会有打折，这时你再出手买就会便宜很多。2、 生活要有规划才能正确的理财。年终时，做一下来年的计划，先想好未来一年里准备购置的大件家什，然后再想想亲戚朋友的各种可能性的邀请，我们知道，所有的邀请都是以金钱作代价的，所以，一定要把这些可能打进来年的预算，然后，再来看看自己的一年收入，要确保自己的收入与开支之间的平衡是很重要的。做到心中有账有目标有预算的消费，才不会让自己捉襟见肘而心烦意燥。俗话说一钱逼死英雄汉，你再有本事只要没钱你就硬不起来。3、 一个人只要想到5年后的事情就够了，不要想得太远，否则意义不大。现在有很多人是有养老保险的，但也有一部份人还没有参加，原因是很多企业并未实施，政府部门也没有管全面，比如农民的养老问题。如果你现在是30岁的壮年，你就不用急着找某个保险公司去投保，要知道人家开保险公司这么多管理人员的工资就是你们这些投保的人出的，即使你到老了拿到他们的一点分红，也是你平常节省存进去的。交保险还不如把钱存银行，一样的，你到老了的时候也可以一点点的拿出来养老，与其把钱让别人管还不如自己管。4、 把每月需用的日用品列一明细清单，凭单进超市购物。毫无目的的逛超市是花钱的大忌。特别是女人，很多人应该都有这样的体会，在超市里看看每样货品价格不高，但由着性子一路拿过去在不经意中你会推了满满一车的货去结账，一下好几百就化掉了，如果你还是涮卡的那你更得当心，因为涮卡比付现金更容易多花钱。涮卡时的签名比一张张百元秒票在手里点出去心里感觉要轻松得多。往往很多无目的购进的物品在你的日常生活中是可有可无的，也就是说你原本是可以省下这笔开支的。5、 不吃肯德鸡麦当劳披萨等那些洋垃圾食品。大家晓得，这些食品在他们国外就是最廉价的快餐，而到了我们中国却把它当作了宝，每每一个老面包夹点鸡肉就要10多元钱，一袋薯条还要7元多,，三个烤趐也要十多元。至于那个披萨更夸张了，充其量就是我们小时候的滩面饼，还动辙就要好几十元，真是抢钱了。更何况这些食品大多是油炸的，吃了对人体没什么好处，还不如自家去菜市里买10元钱肉骨头，再来几元钱菌菇，加进点粉丝煮一锅喷香又有营养的浓汤，再添一荤一蔬两小菜，一桌色香味都不错的美味足可以确保你一家三口的营养需求了。6、 也不要吃路边地滩上的油炸品，那些油不知是从什么地方来的，也不知是炸了多久的，吃了对你肯定没有什么好处，如果是同情那些摆滩的人，那你就直接给他们两元钱，这比你吃下去一定要好得多。7、 水果里有很多维生素，对人体有利。平常买的20来元钱的水果，可以吃上一周（指普通的，如果是很高级的进口水果那就得多花些钱了），是女人，建议买点白木耳，放一点冰糖一起煮煮，跟据各人口味还可以加几个红枣，是一份很不错的滋阴养颜的保健食品，可以常吃，价格也不贵，通常的每人每天就2元钱的量也就够了，这可要比那些什么什么精效果要好得多，也没有副作用。8、 女人年纪一过40就不要太专注脸上的斑呀邹的，自然界的力量是常人不能搞拒的，与其花大价钱去美容院里做面孔，还不如泡上一杯花茶，听一段音乐或看一本休闲的书，困的时候洗个热水澡美美的睡上一觉，开开心心的生活，多交一些朋友，有闲的时候一起野外走走看看，既锻练了身体又提高了情操，一举而多得。记住，愉快的生活是最好的养颜护肤品。9、 别听那些专家的什么评论分析，都是人的，现在股市低迷，那些狼们真想着让你们进去他们就正好逃出，所以，有钱你也别炒股，好好的看好你的钱，别让那些别有用心的人出去。要知道，专家专家就是用砖拍你脑袋的家伙。10、 对自己的家人要好一点，特别是有老人的家庭，人都是要老的，现在对他们好就是以后你的小辈对你的好，这些都是做人的道理，有时间就都陪他们说说话，要知道，老人比你多活了几十年，虽然，有些科技方面的他们会落后，但他们的一些生活经验一定要比我们来得丰富。
去看下（材料科学）等等这类的期刊吧~找下这样的论文的写作灵感
、 捂紧自己的钱袋袋。你在产生购物欲望时一定要问自己：这个一定要买吗？这个是我现在必需的吗？这个买了对我有什么好处？回答了这三个问题你再掏钱，相信，你的开支可以减少至少30%，也就是说你已节省了30%的钱。记得钱比时间更重要，购物的时候一定要货比三家，看到新品上市千万少买，等个两三个月就会有打折，这时你再出手买就会便宜很多。2、 生活要有规划才能正确的理财。年终时，做一下来年的计划，先想好未来一年里准备购置的大件家什，然后再想想亲戚朋友的各种可能性的邀请，我们知道，所有的邀请都是以金钱作代价的，所以，一定要把这些可能打进来年的预算，然后，再来看看自己的一年收入，要确保自己的收入与开支之间的平衡是很重要的。做到心中有账有目标有预算的消费，才不会让自己捉襟见肘而心烦意燥。俗话说一钱逼死英雄汉，你再有本事只要没钱你就硬不起来。3、 一个人只要想到5年后的事情就够了，不要想得太远，否则意义不大。现在有很多人是有养老保险的，但也有一部份人还没有参加，原因是很多企业并未实施，政府部门也没有管全面，比如农民的养老问题。如果你现在是30岁的壮年，你就不用急着找某个保险公司去投保，要知道人家开保险公司这么多管理人员的工资就是你们这些投保的人出的，即使你到老了拿到他们的一点分红，也是你平常节省存进去的。交保险还不如把钱存银行，一样的，你到老了的时候也可以一点点的拿出来养老，与其把钱让别人管还不如自己管。4、 把每月需用的日用品列一明细清单，凭单进超市购物。毫无目的的逛超市是花钱的大忌。特别是女人，很多人应该都有这样的体会，在超市里看看每样货品价格不高，但由着性子一路拿过去在不经意中你会推了满满一车的货去结账，一下好几百就化掉了，如果你还是涮卡的那你更得当心，因为涮卡比付现金更容易多花钱。涮卡时的签名比一张张百元秒票在手里点出去心里感觉要轻松得多。往往很多无目的购进的物品在你的日常生活中是可有可无的，也就是说你原本是可以省下这笔开支的。5、 不吃肯德鸡麦当劳披萨等那些洋垃圾食品。大家晓得，这些食品在他们国外就是最廉价的快餐，而到了我们中国却把它当作了宝，每每一个老面包夹点鸡肉就要10多元钱，一袋薯条还要7元多,，三个烤趐也要十多元。至于那个披萨更夸张了，充其量就是我们小时候的滩面饼，还动辙就要好几十元，真是抢钱了。更何况这些食品大多是油炸的，吃了对人体没什么好处，还不如自家去菜市里买10元钱肉骨头，再来几元钱菌菇，加进点粉丝煮一锅喷香又有营养的浓汤，再添一荤一蔬两小菜，一桌色香味都不错的美味足可以确保你一家三口的营养需求了。6、 也不要吃路边地滩上的油炸品，那些油不知是从什么地方来的，也不知是炸了多久的，吃了对你肯定没有什么好处，如果是同情那些摆滩的人，那你就直接给他们两元钱，这比你吃下去一定要好得多。7、 水果里有很多维生素，对人体有利。平常买的20来元钱的水果，可以吃上一周（指普通的，如果是很高级的进口水果那就得多花些钱了），是女人，建议买点白木耳，放一点冰糖一起煮煮，跟据各人口味还可以加几个红枣，是一份很不错的滋阴养颜的保健食品，可以常吃，价格也不贵，通常的每人每天就2元钱的量也就够了，这可要比那些什么什么精效果要好得多，也没有副作用。8、 女人年纪一过40就不要太专注脸上的斑呀邹的，自然界的力量是常人不能搞拒的，与其花大价钱去美容院里做面孔，还不如泡上一杯花茶，听一段音乐或看一本休闲的书，困的时候洗个热水澡美美的睡上一觉，开开心心的生活，多交一些朋友，有闲的时候一起野外走走看看，既锻练了身体又提高了情操，一举而多得。记住，愉快的生活是最好的养颜护肤品。9、 别听那些专家的什么评论分析，都是人的，现在股市低迷，那些狼们真想着让你们进去他们就正好逃出，所以，有钱你也别炒股，好好的看好你的钱，别让那些别有用心的人出去。要知道，专家专家就是用砖拍你脑袋的家伙。10、 对自己的家人要好一点，特别是有老人的家庭，人都是要老的，现在对他们好就是以后你的小辈对你的好，这些都是做人的道理，有时间就都陪他们说说话，要知道，老人比你多活了几十年，虽然，有些科技方面的他们会落后，但他们的一些生活经验一定要比我们来得丰富。
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文关键词：金属基复合材料有效性能结构拓扑优化论文摘要：金属基复合材料综合了作为基体的金属结构材料和增强物两者的优点，具有高的强度性能和弹性模量、良好的疲劳性能等特点。由于制作工艺相对容易，和价格低廉，颗粒增强金属基复合材料体现出了广泛的商业价值，金属基复合材料首先在航天和航空上得到应用，随着其价格的不断降低，它们在汽车、电子、机械等工业部门的应用也越来越广。为此全球各大公司和研究机构对它的研究和应用开发正多层次大面积地展开。笔者阅读了大量相关文献，进而综述了近些年来国内外学者对金属基复合材料的研究，具有一定的现实意义。一、颗粒随机分布金属基复合材料有效性能研究九十年代中期Povirk, Gusev等人就研究证明了可以用一个有限体积的代表体元来代替整体复合材料，模拟其细观结构，从而建立复合材料的宏观性能同其组分材料性能及细观结构之间的定量关系。随着计算机技术的高速发展，数值分析方法在复合材料力学分析中成为不可缺少的工具，在做计算数值模拟时，建立合适的数学模型，是进行数值模拟计算复合材料等效性能的基础。基于有限元法的多尺度等效性能计算是目前一种行之有效的研究复合材料细观结构与宏观力学行为之间关系的重要方法。采用这种方法的前提是建立复合材料的有限元模型，包括随机颗粒分布区域的几何建模和网格剖分，然后才能进行多尺度计算。对于复合材料等效性能计算的数值方法，国内外已经发展了名目繁多的各种数值方法。一般来说，可以分为反分析法、直接分析法。其中反分析法实质就是根据现场观测结果，来反演复合材料力学参数。反分析法主要依赖于材料程的实测位移、本构模型以及材料参数的假定。由于现场观测资料的获取受客观条件影响和对复合材料认识上的不足，往往造成模型和材料参数假定与实际差异很大，因而该方法在实际应用中遇到了一些困难。为此，人们试图选择另一种途径---直接分析法来预测复合材料的力学参数。由于离散元元方法没有很好解决对复合材料离散后的计算结果的误差，因此基于离散单元法计算宏观力学参数的研究较少目前主要是基于有限元法的数值分析法，其计算过程是首先建立颗粒材料的统计模型，然后模拟出不同尺度的复合材料"试件";这样得到的复合材料"试件"，可以视为由基体和增强颗粒两部分组成，其力学参数可以在实验室分别确定，然后应用有限元方法进行分析，进而得到颗粒统计力学参数即。这一方法计算结果的正确性取决于颗粒统计模型的正确性以及有限元算法的合理性，这一过程虽然有误差，但是误差不会比原位实测更大。该方法的不足之处在于为避免尺寸效应，模拟不同尺度"试件"时，增加了计算成木，并且当计算尺度增大时，"试件"内的颗粒数目明显增加，给有限元的剖分和计算带来了困难。还有学者基于有限元方法，基于等效观点，对颗粒增强复合材料的等效性能进行了研究，即根据一定的等效原则，宏观地考虑颗粒对材料力学特性的影响，将整个颗粒增强复合材料均匀化、连续化，然后用有限元计算得到等效力学特性.按等效方式来分，主要有材料参数等效法、能量等效法等，这些等效方法有其适用的一面，但仍有一定局限性，例如等效体的尺寸效应问题等.关于材料参数的均匀化理论.作为一种研究复合材料宏观性质的新方法，数学家们已进行了大量的研究，例如、等针对小周期结构问题的渐进分析，给出了均匀化材料系数的概念；等对具有小周期结构的均匀化理论和一阶渐进分析理论进行了深入研究；和陈志明等在此基础上给出了一阶渐进展开有限元的理论估计；崔俊芝等针对小周期结构提出了双尺度祸合算法。针对具有对称性的基本胞体给出了高阶渐进展式和有限元估计，并把此方法运用到工程计算中，从而使的均匀化从理论分析进入了数值计算。阶段和实际应用阶段，使得微观构造十分复杂的非均质材料的宏观力学参数计算成为现实，并且给出了计算周期性编制复合材料的等效力学参数的双尺度方法。在进行等效计算时，首先需建立材料的单胞模型，如二维单胞模型、二维多颗粒单胞模型、三维单胞模型、三维多颗粒单胞模型及代表体单元模型。武汉理工大学的瞿鹏程教授等，根据扫描电镜试样截面细观图，建立了有限元模型，并且成功预测出了SiC颗粒增强Al基复合材料等效弹塑性力学性能特征曲线。Soppa根据体积含量10%Al2O3,增强6061Al基复合材料的实验细观图，构件有限元分析模型，观察残余热应力对PRMMCs变形和破坏的影响。Han等人采用三维多颗粒单胞模型研究PRMMCs的力学性能和裂纹的产生。二、复合材料微结构拓扑优化研究结构拓扑优化是结构形状优化的发展，是布局优化的一个方面。当形状优化逐渐成熟后，结构拓扑优化这一新的概念就开始发展，现在拓扑优化正成为国际结构优化领域一个最新的热点。以Roderick Lakes（1987，1993）提出的具有负泊松比系数的泡沫材料以及对通过不同组分材料的复合可以获得任何单相材料无法比拟的极端材料特性(如零膨胀系数、零剪切性能)新发现的阐述为标志，材料微结构的优化设计被纳入拓扑优化领域。特别是由Sigmund于九十年代中期提出来的，现在己经成为材料研究领域的前沿课题之一。而在2002年的第9届AIAA年会上Kalidindi等人提出了"微结构灵敏设计(MSD-Microstructure Sensitive Design)"概念，进一步完善与发展了微结构构型与组分优化设计的思想与体系。这些开创性的工作为复合材料与结构的拓扑优化设计奠定了坚实的基础，进一步促进了材料微结构的优化设计。复合材料的宏观性能可由微结构单胞使用均匀化技术得到，通过对微结构单胞进行拓扑优化设计可获得具有良好特性的复合材料，例如负的泊松比、负的热膨胀系数、零剪切性能以及良好压电特性的压电材料。对单胞的拓扑优化设计，问题可分为两类:一是满足本构模量等于给定值的最小体积百分含量问题;二是满足一系列体积约束和对称条件的极值材料常数问题。Silva基于均匀化方法展开了具有极端性能的二维和三维压电材料的优化设计;国内袁振、吴长春进行了极端性能的弹性材料优化设计，杨卫等采用优化准则法进行具有特定性能的微结构设计，实现了具有负泊松比的材料设计。基于传热性能的微结构优化设计目前还处于初期阶段，张卫红等基于均匀化方法进行材料的热传导性能预测，在给定材料用量下进行复合材料的设计，得到具有极端热传导性能的复合材料。拓扑优化兼有尺寸优化和形状优化的复杂性，微结构最终拓扑形式是未知的。以最小柔度作为目标函数的微结构拓扑优化而得到的蜂窝状结构，为标准的规则正六边行蜂窝结构。三、小结金属基复合材料是近年来迅速发展起来的一种高技术新型工程材料，以其优越的性能受到国内外的高度重视。SiC颗粒增强铝基复合材料是目前复合材料中最引人注目的体系之一，不论是在理论上还是在实验上均是理想的复合材料研究对象。本文综述了国内外对金属基复合材料的有效性能研究和复合材料微结构拓扑优化，对金属基复合材料研究具有一定的知道意义。
国家计委和科技部日前共同发布了《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2001年度)》，确定了当前应优先发展的十个产业的141个高技术产业化重点领域新型金属材料产业优先发展的领域如下：1、稀土材料及其应用稀土是信息产业、绿色能源和环境保护等产业的重要支撑材料我国稀土储量、产量和出口量均占世界首位 已形成较齐全的工业体系近期产业化的重点是：高性能稀土永磁材料及制品、稀土催化材料、稀土贮氢材料、稀土发光材料、超大磁致伸缩材料、高温超导材料、稀土硫化物涂料及颜料的规模生产；加快发展高纯稀土氧化物和高纯稀土单质分离提取工业化生产技术和装备；加快稀土在钢铁冶金、有色金属、玻璃、特种陶瓷、石油化工及农业等方面的应用2、复合金属材料制备工艺及其成套设备由于异质金属复合材料的性能功能化和较低的成本及应用范围广泛，提高了传统金属材料的发展潜力近期产业化的重点是：建设铝-不锈钢、铝-钢、钛-钢、铜-钢带液-固相复合工艺生产线 表面复合精饰技术制备薄覆层()金属复合板带生产线；开发颗粒增强铝基复合材料规模化生产技术、半固态成形技术、连续包敷复合高速钢材料及制品，并实现产业化3、高性能密封材料及制品密封件是保证机械装备高效、长期、安全和稳定运行的重要基础件 其技术水平、质量及性能直接影响配套主机产品质量和运行可靠性我国密封材料及制品经过十多年的发展和技术引进，形成了一定的生产能力和规模 一般产品能满足各类主机的配套要求，但高压、高速、精密、耐高温低温和耐腐蚀的密封件与国际水平有较大差距近期产业化的重点是：轿车及中高档轻型车动力传动、减振、制动系统用密封材料及制品规模化生产示范基地建设；重大成套设备中高压、液压、气动系统用密封件；电力设备中高温、高压机械密封；石化工业中高速透平压缩机非接触气膜密封；金属磁流体动密封4、纳米材料和特种粉末及其制品纳米材料因其纳米效应而具有特殊的性能和广泛的用途 是目前科技发展重要热点之一近年来 我国在纳米材料的研究开发和应用方面取得了很大进展 形成了一批拥有自主知识产权的技术并开始产业化近期产业化的重点是：以纳米粉体材料、纳米膜材料、纳米催化材料和纳米晶金属材料为重点 实现低成本、环境友好以及质量稳定的规模化生产；加快纳米材料规模化应用于信息、通信、医疗和环保等新兴产业以及能源、交通、化工、建材、纺织和轻工等基础产业，改进性能，提高效率 促进技术进步；加快发展粉末冶金摩擦材料、高温合金粉末以及高纯超细陶瓷粉体材料链接： 二十一世纪将是材料-电子一体化的世纪作为新型功能材料家庭中的重要成员,形状记忆合金在工程机械和日常生活中得到了广泛的应用由形状记忆合金构成的结构简单、控制灵活、功率密度大的各类记忆合金驱动器,在轻型机器人及小型化系统中具有独特的技术优势本文详细阐明了形状记忆合金的晶体学、热力学特性,概述了该材料的几种典型应用实例在此基础上,综述了这一功能材料的应用优势
按照孔径大小的不同，多孔材料又可以分为微孔（孔径小于2 nm ）材料、介孔（孔径 2-50 nm ）材料和大孔（孔径大于50 nm ）材料结构表征方法1 扫描电镜，用image J来确定孔径分布，直观结构表征方法2 XRD的小角度衍射可以表征介孔材料，会有一个峰，通过分析峰可以得到介孔的尺寸，大孔则无该峰结构表征方法3 BET测比表面积结构表征方法4 压汞法、气泡法等附《多孔材料的孔结构表征及其分析》文献供参考
把文章当做作业来写才行，不然永远开不了头。 人们对于能源的需求越来越大，电能的储存和转化也成为巨大的需求，需要发展新材料来提高电能转化和储存的效率。多孔材料因为具有高表面积和大的孔体积可以改善储能器件的能量密度，功率密度，寿命和稳定性。这篇文章总结多孔材料的制备和他们应用在太阳能电池，太阳能生产燃料，可逆电池，超级电容器和燃料电池中作为电极（催化剂）材料。最后我们提出了研究发展多孔材料中需要克服的问题。 目前，全球80%的能源消耗都是化石能源，化石能源燃烧产生了大量的二氧化碳，进而引起气候变化和其他严重的环境问题。当今发展低碳经济的重要部分就是寻找可再生能源和环境友好的能源储存系统。人们在这个方面投入巨大的精力，开展了很多研究，也遇到很多挑战，主要的挑战就是开发功能化材料。 多孔材料，或者说介孔材料能够吸收客体分子在他的内外表面，引起很多人的关注。根据IUPAC，微孔是<2nm,介孔大于2nm，小于50nm，大孔大于50nm。 最开始的图中，介绍了几种多孔材料的合成方法，包括，软模板法，硬模板法，复合模板法，无模板法。复合模板就是同时使用软模板和硬模板，形成孔径大小不同的分级多孔材料。无模板法合成介孔材料主要是利用纳米粒子的堆积（砌墙）和网状化学中的诱导（MOF的孔做大）。 太阳能电池 染料敏化太阳能电池 染料敏化太阳能电池中需要结晶度最大化，晶体边界很小的材料作为工作电极，而目前合成了几乎为单晶状态的二氧化钛多孔材料（挥发诱导自组装），既提供了大的表面积和孔容，也形成了晶体的形貌（多孔材料一般为无定型），实现了电池效率的提升（相较于之前不使用多孔结构）。 在对电极中，之前一直使用的是pt，存在昂贵和稀少的缺点，且如果电解质中不含碘离子，效率会不高。制备了分级多孔碳材料可以达到和铂接近的效率，同时其他的多孔结构材料也被制备，效率也很好。相信在不久通过材料的复合可以实现高的电子传导和催化活性。 钙钛矿电池 钙钛矿结构做了两个工作，光吸收和空穴传导，效率很高，结构如下图，在其中使用二氧化钛多孔结构可以有稳定的效果，起到的功能主要是抑制磁滞现象，还可以通过在多孔二氧化钛上掺杂锂的元素改善抑制效果。
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