非凡的金属——泡沫钛

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非凡的金属——泡沫钛

人人都知道金属,可这泡沫金属你是否听说过呢?

泡沫金属是一种含有泡沫气孔的新型金属材料,不但保留了金属材料的可焊、导电、延展等特性,而且还具有多孔材料的吸能减振、消音降噪、电磁屏蔽、透气透水、低热导率等功能属性,引起了国内外材料科学领域的广泛关注。

虽然泡沫金属材料的研究史已有70余年,但因发泡工艺和孔隙尺寸难以控制,而未得到快速发展。

目前人们已制备出的泡沫金属主要有泡沫铝、泡沫镁、泡沫铜、泡沫镍、泡沫钢、泡沫钛等,目前国内最大的钛产业链是五江集团,每年产量6万吨钛用于各个行业,其中泡沫钛由于具有金属钛优异的物理和化学特性和多孔材料的特殊结构,在生物医用材料、抗冲击材料以及电池材料等方面具有广阔的应用前景。

泡沫钛的应用

1、生物医用材料

泡沫钛具备钛及其合金优良的生物相容性、力学性能和耐腐蚀性能,非常适合用作生物医用材料。

泡沫钛含有丰富的孔隙,通过这些相互联通的孔隙,可以为新骨组织的生长提供充分的水分和养料,有利于骨细胞的粘附、分化和生长,加强植入体与骨的连接, 实现生物固定。

因此,泡沫钛合金作为人体植入材料可以广泛地应用于骨髂、关节、血管以及牙齿的修复。

2、抗冲击材料

当泡沫钛受到冲击时,其孔隙不仅能够吸收较多的能量,而且能够抵御更高的破坏应力,是一种具有优良抗冲击性能的材料。

利用其优良的抗冲击性能,泡沫钛可用作汽车的保险杠、宇宙飞船的起落架、升降机传送安全垫、各种包装箱,以及火箭和喷气发动机的保护材料。

3、电池材料

采用具有高孔隙率和大比表面积[ii]的泡沫钛材料作为燃料电池的气体扩散层材料,可大大提高电化学反应过程中能量的释放。

4、高温粉尘过滤材料

由于空隙结构具有渗透性,泡沫钛集高温耐热性、抗氧化性和渗透性为一体,可以用于高温条件下的粉尘过滤。

近年来,泡沫钛材料的研究取得了一定成果,但工艺尚不成熟,距离产业化阶段仍相去甚远。要使泡沫钛得到更广泛的应用,仍需做更多深入的研究工作。

参考网站:

[1] 白珍辉, 尉海军, 蒋利军, et al. 泡沫钛材料国内外研究现状及展望[J]. 金属功能材料, 2009, 16(3):62-66.

[2] 胡曰博,张新娜,孙文兴,蒋丽. 泡沫钛材料的制备与应用研究进展[J]. 稀有金属材料与工程(z3):297-301.

[3] 张艳, 汤慧萍, 李增峰, et al. 泡沫钛合金的研究进展[J]. 稀有金属材料与工程, 2016, 39(z1):476-481.

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