多孔材料是一種具備結構和功能雙重性能的工程材料，具有很高的應用價值。近年來，隨著多孔材料在許多領域的廣泛應用，人們對其復雜化的應用場景也提出了更高的要求。因此，本文從力學性能的理論研究等各個方面來綜合分析多孔材料存在重要意義。

　　1多孔材料概論

　　1.1多孔材料的含義及分類

　　多孔材料[1]是20世紀80年代迅速發(fā)展起來的一種由剛性骨架和內部孔隙組成的新型材料。其材料主要特征包含兩點，一是材料中包含有許多孔隙;第二個是材料中包含的這些孔隙被用來滿足一種或多種設計要求來達到所期待的使用性能指標。多孔材料的分類主要有多孔金屬、多孔高分子以及多孔陶瓷材料三大類，自材料問世后，因其獨特多樣的性能特點，在國際上收到廣泛關注，逐漸成為了諸多領域學者研究的重點和熱點。

　　1.2多孔材料的性能特點

　　多孔材料具有任意大小和形狀、隨機分布的孔隙結構等特征，其具有的機械、吸附、滲透、光電及生物活性等獨特性，使得多孔材料在結構與功能上具有廣闊前景，根據(jù)孔隙形狀的不同，多孔材料[2]可分為獨立孔隙型和連續(xù)孔隙型兩大類型。其中，獨立孔隙型多孔材料的特點包括比重小、強度好、吸聲性能好等;連續(xù)孔隙型多孔材料除了以上這些特點，還具備透氣性強、通風良好等優(yōu)勢。隨著材料制備技術的不斷進步，多孔材料的類型也豐富多樣，泡沫型、蜂窩型等更多類型的材料應用也越來越普遍，在此基礎上，又出現(xiàn)了纖維型的多孔材料。每種材料都具備自身的優(yōu)勢和特性，適用于不同的行業(yè)，這就使得多孔材料有了更大更多的被選擇空間，這也促使其得以不斷更新、改進，也能更好地發(fā)揮其作用。如圖1圖2分別表示為電鏡下獨立孔隙型泡沫材料、連續(xù)孔隙型泡沫多孔材料。

　　2多孔材料的力學性能

　　2.1理論分析

　　從專業(yè)理論的視角來分析，多孔材料并不完美。當它們被應用于建筑行業(yè)時，可能會因無法控制自身的拉應力、壓應力而產(chǎn)生一些不利的影響，其力學性能受到影響，甚至可能造成嚴重的后果。由于多孔材料本身的性能和致密性不穩(wěn)定且差異較大，在實際工程建設行業(yè)中有必要關注其力學性能指標，以便更好地應用。與此同時，我們也應該看到一些金屬多孔材料的發(fā)展仍存在很多不足之處。多孔材料的壓縮應力是關鍵力，在實際應用過程中發(fā)揮著很重要的作用，因此對多孔材料力學性能相關的分析，主要以分析壓縮應力為主。多孔材料[3]多為脆性材料，其壓縮應力-應變曲線大致可分為彈性、屈服、強化和破壞四個不同階段。在彈性階段內，多孔材料因為占主導地位的非均布、非均勻的孔隙結構變形而表現(xiàn)出顯著的非線性彈性的特征。孔隙率[4]對多孔材料的性能起決定性作用，具體表現(xiàn)為孔隙率越高，其壓縮屈服應力和彈性模量就越低，塑性屈服段降低且延長，進入密實段較晚;不同的學者對孔徑對多孔材料的壓縮性能的影響有幾種不同的看法。有學者認為孔徑對多空材料壓縮性能的影響微乎其微，甚至沒有影響;部分學者認為孔徑越小，材料的壓縮性能越大。甚至還有學者得出了多孔材料的壓縮性能隨著孔徑的減小而減小的觀點。另外，拉伸斷裂時多孔材料的應變要比壓縮斷裂時的小很多，這是由泡沫金屬的性質決定的[5]。例如一種多孔材料的應變力若不強大，那它的線性張力和區(qū)域伸長，它的應變力也會因此而變大。當一些建筑行業(yè)選擇使用壓縮多孔金屬材料時，其吸附能力是由自己的壓縮應力和應變力屈服的曲線和平臺面積決定的。與泡沫型材料相比，纖維型多孔金屬材料的吸能力更強，在實際應用中得更廣泛的選擇。我們必須要準確地了解各種多孔材料的不同力學性能，才能將材料充分具體地運用到實際中去。

　　2.2.多孔材料在土木工程領域的應用

　　發(fā)展新型可靠的建筑材料是建筑與土木工程發(fā)展的必然趨勢。多孔材料最顯著的特點是有大小形狀任意且分布隨機的孔隙結構，孔徑、孔隙率和孔隙形貌之間既相互影響又相互制約，是決定多孔材料性能的最主要因素，同時這種多樣性也使其具有很強的可設計性和適應性。多孔材料具有高強度、輕質、比表面積大、體積密度低、吸能減噪等優(yōu)點，使得它在化工、建筑、國防、醫(yī)學、環(huán)保等領域有廣泛的應用。比如在建筑與土木工程中多孔鋁的單位體積重量輕，比普通彩鋼夾芯板密度小，所以被用來建造不承重的內墻壁、間壁墻、天花板等;多孔材料具有良好的吸能減噪防振的特性，被用來制作門、窗、建筑物的裝飾材料等;多孔金屬材料的使用壽命長，使得材料能有更多的利用與發(fā)揮。因此，多孔材料在現(xiàn)代建筑的應用有著廣闊前景。不同的多孔材料其力學性能也是不同的，在每個實際的應用過程中，都應完全了解材料的各項指標數(shù)據(jù)，如壓應力、吸能力、適應力等，并決定什么樣的材料適合什么樣的建筑材料，適合應用的行業(yè)，這些都是在實際的應用前必須考慮清楚，否則一旦用錯了材料，將會導致無法預料的后果，造成生命財產(chǎn)的損失。具體來說，多孔纖維金屬材料的應用，應充分利用其高吸收性和高密度的優(yōu)勢;泡沫金屬多孔材料的應用，應充分考慮其輕質的優(yōu)點;蜂窩金屬多孔材料的應用，應充分發(fā)揮其穩(wěn)定性和堅固性的特點，在高層建筑的施工中多使用此類材料，會大大提高建筑的安全性能。另外，更重要的一點是要注意普通多孔金屬材料會反復燒結。在這個反復的過程中，多孔金屬材料原有的力學性能會產(chǎn)生積極和消極的影響，需要我們關注，因此每次燒結后，都要重新判斷和識別其力學性能。即便是相同的多孔金屬材料，在不同的燒結工藝條件下也會有不同的力學性能及應用效果。目前，我國對多孔金屬材料燒結技術的理論研究還遠遠不夠，并不能很好地適應現(xiàn)實生活和建筑行業(yè)的需求。還有很多方面的難題等待著我們去研究、發(fā)現(xiàn)和解決，這是我們未來關注的方向，我們應該注意更多的實驗來解決這個問題。多孔金屬材料[6]是一種擁有金屬和泡沫雙重特性的新型多孔材料，具有輕質、強度高、隔熱、吸能、電磁屏蔽等特點。因此能廣泛地運用在建筑與土木工程行業(yè)，例如建筑鋼鐵結構、建筑節(jié)能、建筑防火板、隔熱板、門窗框架等。多孔材料結構的多樣性，孔隙的大小、形狀和孔隙率，甚至孔隙的分布相互制約、相互影響，其是決定其性能的主要因素。而且這種多樣性使多孔材料具備很強的設計適應性。隨著材料制造技術的發(fā)展和人們對多孔材料性能的認識的加深，多孔材料將在土木工程領域必然發(fā)揮重要作用。如圖3圖4分別表示為高層建筑防火材料、建筑輕量化隔音材料。

　　3總結與展望

　　3.1總結

　　綜上所述，雖然從多孔材料的力學性能來看已經(jīng)開展了較多的工作，但從目前的研究來看還存在如下問題，有待于進一步深入研究。(1)在多孔材料力學性能研究中，大部分現(xiàn)有研究，都是對多孔鋁、泡沫金屬合金材料進行壓縮力學性能的研究，而相對應單獨的拉伸、扭轉、抗彎等研究試驗甚少。(2)在現(xiàn)有文獻中如有關于孔隙率、含鋁成分、孔隙結構等對多孔金屬力學性能的影響，但內容卻十分稀少。關于外界因素(如水份、溫度、添加劑、養(yǎng)護時間等)對多孔金屬材料力學性能的影響方面的研究也是幾乎沒有。(3)在建筑與土木工程行業(yè)中，作為新型金屬材料的多孔材料，不管是應用到結構、道路、橋梁等方向都是莫大的福音，但它同樣不失為一種金屬，若應用到實際工程中，就應該考慮其耐久性，抗腐蝕性等，但在現(xiàn)有的文獻中很少有涉及關于此方面的研究。

　　3.2展望

　　對于多孔材料的研究，還需要進一步的拓展其范圍以及應用領域，例如將其應用到電化學、催化領域以及其他方面。多孔金屬材料的制備方式中，存在孔隙在金屬基數(shù)量和分布體上等一些關鍵的問題。孔徑尺寸、孔隙率的可控性能、分布的均勻性以及多孔金屬的作用機制還需要加強研究和探討。一些多孔金屬材料的開發(fā)，還在實驗當中，距其在生活和相關行業(yè)中批量產(chǎn)出和運用還存有很大差距，需要我們去深入研究。當前，中國經(jīng)濟發(fā)展迅速，隨之而來的是多孔材料的需求將會成為普遍存在，其應用范圍將會越來越廣泛。與其他類材料相比，金屬多孔材料以比例小、比強度高、吸能性好、減振效果好等優(yōu)異的性能受到許多行業(yè)的青睞。因此，多孔材料必然有著可觀的發(fā)展前景，在未來的發(fā)展中，應加強對金屬多孔材料相關的研究，在這一專業(yè)培養(yǎng)更多的高素質人才，不斷地克服多孔材料的不足處，不斷地改進提升技術，在未來交通業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑業(yè)、制造業(yè)、等領域得到充分有效地利用。

　　參考文獻

　　[1]劉培生.多孔材料引論(2版)[M].北京：清華大學出版社，2013.

　　[2]李傳福，李艷芳.金屬多孔材料力學性能的研究進展[J].裝備制造技術，2015(8)：244-245.

　　[3]蘇淑蘭，饒秋華，賀躍輝，等.基于微極理論的新型FeAl多孔材料彈性模量研究[J].中南大學學報(自然科學版)，2018，49(7)：1643-1649.

　　[4]于麗麗，李愛群，解琳琳，等.泡沫鋁壓縮和吸能性能的影響因素分析[J].建筑技術，2018，49(3)315-318.

　　[5]王展光，陳選，李書琴，等.球形孔泡沫鋁及其合金的拉伸性能[J].機械工程材料，2009，33(10)：75-77.

　　[6]魏劍，桑國臣.金屬多孔材料在建筑領域的應用展望[J].熱加工工藝，2009，38(22)：59-63.

　　作者：胡正龍

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