多孔材料材料的構成和性能
多孔材料材料的構成和性能
多孔材料是一種由相互貫通或封閉的孔洞構成網絡結構的材料,孔洞的邊界或表面由支柱或平板構成。典型的孔結構有:一種是由大量多邊形孔在平面上聚集形成的二維結構。由于其形狀類似于蜂房的六邊形結構而被稱為“蜂窩”材料。更為普遍的是由大量多面體形狀的孔洞在空間聚集形成的三維結構,通常稱之為“泡沫”材料。如果構成孔洞的固體只存在于孔洞的邊界(即孔洞之間是相通的),則稱為開孔。如果孔洞表面也是實心的,即每個孔洞與周圍孔洞完全隔開,則稱為閉孔。而有些孔洞則是半開孔半閉孔的。
導讀多孔材料是一種由相互貫通或封閉的孔洞構成網絡結構的材料,孔洞的邊界或表面由支柱或平板構成。典型的孔結構有:一種是由大量多邊形孔在平面上聚集形成的二維結構。由于其形狀類似于蜂房的六邊形結構而被稱為“蜂窩”材料。更為普遍的是由大量多面體形狀的孔洞在空間聚集形成的三維結構,通常稱之為“泡沫”材料。如果構成孔洞的固體只存在于孔洞的邊界(即孔洞之間是相通的),則稱為開孔。如果孔洞表面也是實心的,即每個孔洞與周圍孔洞完全隔開,則稱為閉孔。而有些孔洞則是半開孔半閉孔的。
燒結多孔材料雖然在力學性能和耐腐蝕性方面可能不如致密金屬,但它們在某些特性上表現出優越性,如出色的熱交換能力、電化學活性和催化作用。這些特性主要源于它們較高的比表面積,這使得它們在這些特定應用中具有顯著優勢。多孔材料具有致密金屬不具備的獨特功能,例如允許氣體、液體介質通過,能吸收和緩沖能量。燒結多孔材料的性能因用途而異。例如,過濾材料需要考慮過濾精度、透過性和再生性,而某些材料則要求高效的熱交換效率、電化學活性、聲阻性或電子發射能力。表征多孔結構的關鍵參數包括孔隙度、平均孔徑、最大孔徑、孔徑分布、孔形和比表面,這些參數對材料性能有決定性影響。粉末顆粒的物理和化學特性,如尺寸、分布和形狀,對多孔結構的形成和最終性能至關重要。孔徑的測定方法有氣泡法、氣體透過法、吸附法和汞壓法,而比表面則常用低溫氮吸附法和流體透過法。例如,流體透過多孔體時,遵循達西公式,透過系數作為反映材料透過能力的參數。孔隙度、孔徑大小、材料厚度和流體粘度都會影響材料的透過能力。在力學性能上,孔隙度和孔徑對材料強度有顯著影響,孔隙度不變時,孔徑小的材料強度較大但透過性較低。過濾精度,即阻截最大粒子的能力,通常與最大孔徑相關。孔徑分布反映了多孔結構的均勻性,優化過濾材料時,需在強度和透過性之間尋求平衡。多孔材料的種類豐富,包括青銅、不銹鋼、鎳和鈦等,孔隙度和孔徑范圍廣泛。根據孔隙度和孔徑的不同,材料被分為低孔隙度(如含油軸承)、中孔隙度(常用作過濾和發汗冷卻材料)和高孔隙度(如金屬纖維和泡沫金屬,用于電池極板、絕熱等領域)。多孔材料是一種由相互貫通或封閉的孔洞構成網絡結構的材料,孔洞的邊界或表面由支柱或平板構成。典型的孔結構有:一種是由大量多邊形孔在平面上聚集形成的二維結構;由于其形狀類似于蜂房的六邊形結構而被稱為“蜂窩”材料;更為普遍的是由大量多面體形狀的孔洞在空間聚集形成的三維結構,通常稱之為“泡沫”材料。如果構成孔洞的固體只存在于孔洞的邊界(即孔洞之間是相通的),則稱為開孔;如果孔洞表面也是實心的,即每個孔洞與周圍孔洞完全隔開,則稱為閉孔;而有些孔洞則是半開孔半閉孔的。
多孔材料材料的構成和性能
多孔材料是一種由相互貫通或封閉的孔洞構成網絡結構的材料,孔洞的邊界或表面由支柱或平板構成。典型的孔結構有:一種是由大量多邊形孔在平面上聚集形成的二維結構。由于其形狀類似于蜂房的六邊形結構而被稱為“蜂窩”材料。更為普遍的是由大量多面體形狀的孔洞在空間聚集形成的三維結構,通常稱之為“泡沫”材料。如果構成孔洞的固體只存在于孔洞的邊界(即孔洞之間是相通的),則稱為開孔。如果孔洞表面也是實心的,即每個孔洞與周圍孔洞完全隔開,則稱為閉孔。而有些孔洞則是半開孔半閉孔的。
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