納米多孔金屬材料是一種具有高比表面積的三維空間海綿狀金屬材料，它不但擁有金屬材料抗疲勞、高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱等優(yōu)異特性，還擁有利于小分子傳輸?shù)目锥唇Y(jié)構(gòu)，且韌帶表面具有豐富的配位原子以及獨(dú)特的自支撐結(jié)構(gòu)，可以有效地避免團(tuán)聚現(xiàn)象?；谝陨戏N種特性及結(jié)構(gòu)，納米多孔材料在近年來引起人們的廣泛關(guān)注。由于納米多孔金屬材料的性能取決于孔徑大小、分布、材料表面成分等因素的影響，因此需要合理選擇恰當(dāng)?shù)闹谱鞣椒ê凸に?，以獲得不同尺寸、形貌和成分的納米多孔金屬材料。接下來，小編將為大家介紹目前常見的幾種納米多孔金屬材料制備方法。

納米多孔金屬材料在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用（圖源：文獻(xiàn)2）

1、脫合金法

脫合金法是利用合金體系中各元素之間或各合金相之間活潑性的不同，選擇性移除相對(duì)活潑的組分，使得余下的組分形成納米多孔結(jié)構(gòu)。前者是元素的溶解和擴(kuò)散過程，當(dāng)活潑元素溶解時(shí)，相對(duì)穩(wěn)定元素的原子從合金表面釋放出來，并重新自組織成團(tuán)簇。這些團(tuán)簇形成了最終三維多孔結(jié)構(gòu)的初始表面，隨著溶解傳播到下一個(gè)和更多的原子層，新的活潑元素溶解和穩(wěn)定元素?cái)U(kuò)散重組過程又會(huì)再次發(fā)生，直至形成三維雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)。此時(shí)，除了脫合金前沿的溶解和重組過程，溶解后方的粗化過程也在進(jìn)行，多孔成熟韌帶尺寸與熔點(diǎn)成反比。后者是活潑金屬相溶解而穩(wěn)定金屬相保留的過程，通常不涉及擴(kuò)散過程，且沒有粗化過程，多孔韌帶的大小只跟母相合金中穩(wěn)定合金相的大小有關(guān)。依照脫合金法的實(shí)施方式或機(jī)理可分為自由腐蝕脫合金、電化學(xué)脫合金、氣相脫合金和液態(tài)金屬脫合金。這種工藝操作較為簡(jiǎn)單、價(jià)格低、可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，其腐蝕過程易于控制，制備出的多孔金屬具有純度高、結(jié)構(gòu)均勻的特點(diǎn)。

脫合金模型示意圖（圖源：文獻(xiàn)4）

2、模板法

模板法是將具有納米結(jié)構(gòu)、形狀易于控制的材料作為模板，通過蒸鍍、電鍍、溶膠-凝膠法等方式在模板表面形成金屬沉積層，再將成型的復(fù)合材料進(jìn)行退模，通過高溫?zé)Y(jié)、溶解、溶脹等方式，將模板從多孔金屬材料中去除，留下具有孔洞結(jié)構(gòu)的金屬材料。其主要是通過控制模板的形貌和大小，調(diào)節(jié)沉積層的厚度和組成，來制備出具有不同孔徑和組成的多孔金屬材料。目前，主流的模板法有AAO模板法和氫氣泡模板法。這種工藝的優(yōu)勢(shì)在于其制備的多孔金屬材料具有廣泛的孔徑分布范圍，而且可以精確地調(diào)控孔徑大小，缺點(diǎn)是制作成本高且孔結(jié)構(gòu)和尺寸一旦確定無法調(diào)節(jié)。

膠態(tài)晶體模板制備多孔結(jié)構(gòu)（圖源：文獻(xiàn)1）

*a)前驅(qū)體滲透預(yù)成型的膠體晶體;b)模板球與納米顆粒共同沉積;c)核殼結(jié)構(gòu)周期性陣列，形成空腔

3、沉積法

沉積法是指采用物理或化學(xué)的方法，把金屬沉積在容易分解且具有一定空隙結(jié)構(gòu)的有機(jī)物上（如聚氨酯泡沫、聚丙烯泡沫、聚乙烯泡沫、聚酰胺泡沫或其他聚合物等），再采用熱處理或化學(xué)溶解的方法除去內(nèi)部有機(jī)體材料，從而得到多孔金屬材料的方法。常用的沉積法有電沉積法和氣相沉積法。這種工藝所獲得的多孔金屬材料具有孔連通性好、孔隙率高的特點(diǎn)，但存在需要進(jìn)行污染物處理和廢液處理的問題。

（1）電沉積法：首先是選取易分解的三維網(wǎng)狀多孔有機(jī)物作為基體，其厚度、形狀、孔徑?jīng)Q定了多孔金屬的形貌，然后對(duì)基體進(jìn)行預(yù)處理使其具有導(dǎo)電性，預(yù)處理一般包括脫脂、粗化、導(dǎo)電化處理三個(gè)步驟，再用電化學(xué)的方式將金屬沉積在基體表面，最后經(jīng)過加熱處理除去基體，得到多孔金屬結(jié)構(gòu)材料。電沉積的優(yōu)點(diǎn)是制得的多孔金屬材料的孔隙率高（80%-99%）、孔徑分布均勻，且能夠得到相互連通的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多孔材料，但所制樣品厚度有限、成本較高。目前常用于制備鎳、銅、鈷、鉻、鐵、金、銀等多孔金屬。

（2）氣相沉積法：氣相沉積法是在真空條件下將金屬或者金屬化合物加熱揮發(fā)成金屬蒸汽，然后沉積在具有一定形狀的聚合物基底上，形成一定厚度的金屬沉積層，冷卻后采用化學(xué)或熱處理的方法將聚合物去除，得到通孔金屬多孔材料的方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是適合于任何金屬與合金，制得的材料孔隙率高（80%-95%）、孔徑規(guī)則，但其對(duì)設(shè)備要求高、沉積速度慢、成本較高。

4、燒結(jié)法

燒結(jié)法是采用金屬或合金粉末為原料，通過添加或不添加成孔劑、無壓或有壓成型，再進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)而制成的具有鋼性結(jié)構(gòu)的多孔材料。其過程大致可以歸納為“制粉-成型-燒結(jié)”三步，制粉就是把金屬粉末和造孔劑進(jìn)行攪拌，再在模具內(nèi)加壓成型，獲得既定大小和形狀的壓坯。最后，以設(shè)定的溫度、壓力進(jìn)行加熱燒結(jié)，由此獲得多孔燒結(jié)體。這種方法制得的產(chǎn)品孔隙率通常為40%-60%，具備大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)。燒結(jié)方法包括松裝粉末燒結(jié)、成型粉末燒結(jié)、漿料燒結(jié)以及等離子體燒結(jié)法。

松裝粉末燒結(jié)和成型粉末燒結(jié)制備工藝流程（圖源：文獻(xiàn)3）

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