摘要：金屬纖維多孔材料作為兼?zhèn)浣Y(jié)構(gòu)與功能的材料，憑借其良好的導(dǎo)熱、耐高溫等優(yōu)勢(shì)，逐漸備受關(guān)注，且在生活實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用。而本文將對(duì)其制備與應(yīng)用問題進(jìn)行探究，其目的旨在為金屬纖維多孔材料的性能優(yōu)化，提出幾點(diǎn)個(gè)人建議，進(jìn)而助力其在更多領(lǐng)域發(fā)揮更大的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：金屬纖維;多孔材料;制備;應(yīng)用

引言

金屬纖維多孔材料是一種復(fù)合結(jié)構(gòu)功能材料，不僅具備金屬所擁有的良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、耐高溫等特點(diǎn)，且三維網(wǎng)狀的多孔結(jié)構(gòu)，讓其具有高強(qiáng)韌性、高能量吸收等性能，進(jìn)而一躍成為工業(yè)、生物等領(lǐng)域的重要材料，為了加深大眾認(rèn)知，為了使其功能不斷優(yōu)化，下文將對(duì)其相關(guān)問題進(jìn)行探究。

一、金屬纖維多孔材料的制備分析

金屬纖維多孔材料的制備，與材料制備、機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展有著極大的關(guān)系，只有兩者均具備超高水平的情況下，才能制備出金屬纖維多孔材料。而當(dāng)前，其制備的方式主要有兩種，一種是傳統(tǒng)制備，一種是在傳統(tǒng)制備基礎(chǔ)上衍生的增材制造，具體如下：

1、傳統(tǒng)制備

傳統(tǒng)制備技術(shù)主要包含金屬纖維制備與金屬纖維多孔燒結(jié)兩項(xiàng)，在金屬纖維制備方面，目前主要有熔抽法、切削法、線材拉拔法3類，如熔抽法，這種制備方法相對(duì)簡(jiǎn)單，且成本較低，但是也存在一定的弊端，生產(chǎn)出來的纖維表面相對(duì)粗糙，絲徑不均，且拉伸強(qiáng)度較低，再如，線材拉拔制備，這種方式制備的金屬纖維雖然絲徑均勻、表面光滑，但工序中無用功環(huán)節(jié)較多，使其生產(chǎn)成本較高，故而，就目前情況而言，在金屬纖維的傳統(tǒng)制備方面，仍有待技術(shù)的提升。

在金屬纖維多孔燒結(jié)方面，目前常用的主要有固相燒結(jié)和液相燒結(jié)兩種。固相燒結(jié)技術(shù)，其方法操作相對(duì)簡(jiǎn)單，且成本較低，技術(shù)也相對(duì)成熟，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在制備金屬纖維多孔材料當(dāng)中，其主要是將金屬纖維制成一定形狀和尺寸的壓坯后，在真空或還原性氣氛保護(hù)、處于熔點(diǎn)以下的條件下直接燒結(jié)成形，而液相燒結(jié)技術(shù)則適合制備高熔點(diǎn)金屬纖維多孔材料，相較于其他制備方法，制備的材料結(jié)合強(qiáng)度更高、結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，但常常會(huì)受到材料的熔點(diǎn)、表面能等因素限制。

2、增材制造

增材制造是一種較為新型的金屬纖維多孔制備技術(shù)，其又被稱之為3D纖維沉積法，工作時(shí)，主要借助計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)完成，在實(shí)際制造中，將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）與計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）結(jié)合，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下將熔融金屬粉末從噴嘴擠出，通過逐層定向沉積形成金屬纖維多孔材料，相信這項(xiàng)技術(shù)在不久的將來，能夠成為金屬纖維多孔材料制備的最主流方式。

二、金屬纖維多孔材料的應(yīng)用

目前，金屬纖維多孔材料已經(jīng)憑借其自身的諸多優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛的應(yīng)用在過濾分離、吸聲降噪、高效換熱、阻尼減振、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，并成為推動(dòng)領(lǐng)域發(fā)展的中堅(jiān)力量。具體如下：

1、過濾分離領(lǐng)域

新世紀(jì)之后，世界各國都對(duì)環(huán)境保護(hù)問題給予了高度重視，并紛紛采取各種手段，避免人為造成的環(huán)境污染，我國也不例外，而金屬纖維多孔材料，在環(huán)境污染治理方面，則是優(yōu)質(zhì)材料，其在捕捉和阻礙流體介質(zhì)中的固體顆粒和懸浮物，與傳統(tǒng)的絲網(wǎng)過濾等方式相比，過濾作用明顯，它具有高強(qiáng)度、孔道均勻、比表面積大、流通能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，且能夠適應(yīng)高溫、腐蝕等惡劣環(huán)境，因此，被應(yīng)用在潔凈煤、高溫煤氣除塵等眾多領(lǐng)域，為環(huán)境保護(hù)工作作出了巨大貢獻(xiàn)。

2、吸聲降噪領(lǐng)域

金屬纖維多孔材料不僅具有較好的過濾功能，且吸聲能力強(qiáng)大，因此，是很好吸聲降噪材料。長久的置于噪音環(huán)境中，會(huì)使人的身心受到嚴(yán)重的負(fù)面影響，而金屬纖維多孔材料，憑借其低密度、高比剛度、高強(qiáng)度、耐高溫性能和優(yōu)異的機(jī)械性能，可以將聲音分貝降低，且能適應(yīng)高溫、強(qiáng)振等惡劣環(huán)境，故而，其被廣泛的應(yīng)用在演播廳、機(jī)場(chǎng)跑道、軌道交通等諸多領(lǐng)域。

3、高效換熱領(lǐng)域

換熱設(shè)備是能源轉(zhuǎn)換、傳遞、存儲(chǔ)和利用的關(guān)鍵，金屬纖維多孔材料不僅能滿足基本的換熱性能要求，而且因孔隙內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱，具有高熱傳導(dǎo)系數(shù)、高比表面積、體積微型化以及降低成本等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于熱交換器、微電子、表面燃燒器等領(lǐng)域。目前市場(chǎng)上換熱元件多為紫銅和不銹鋼多孔材料。

4、阻尼減振領(lǐng)域

大功率推進(jìn)裝置、離心機(jī)、渦輪機(jī)等裝備由于工作過程中劇烈的流體摩擦，會(huì)引起運(yùn)行精度下降、效能降低以及結(jié)構(gòu)疲勞損傷等一系列問題。金屬纖維多孔材料由于其本身具有貫通的孔隙結(jié)構(gòu)，在發(fā)生變形時(shí)能起到緩沖吸能的作用，從而使裝置內(nèi)部的破壞程度減小。喬吉超等通過研究不同孔隙率不銹鋼纖維多孔材料的壓縮性能，發(fā)現(xiàn)隨著孔隙率的降低，多孔材料的能量吸收能力越來越強(qiáng)。為了表征金屬纖維多孔材料無序孔結(jié)構(gòu)和壓縮性能的關(guān)系，劉世鋒等借助ABAQUS軟件建立了多種三維模型，對(duì)鈦纖維多孔材料的壓縮性能進(jìn)行了有限元模擬，確定了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，并發(fā)現(xiàn)孔數(shù)量最多處會(huì)優(yōu)先發(fā)生塑性變形。

結(jié)束語

綜上所述，金屬纖維多孔材料優(yōu)點(diǎn)眾多，與傳統(tǒng)的金屬材料相比，無論在剛度、韌性，還是吸收能力方面，都要優(yōu)于傳統(tǒng)金屬材料很多，且能夠適應(yīng)高溫、潮濕、高振等惡劣環(huán)境，因此，金屬纖維多孔材料是一種十分優(yōu)質(zhì)的材料，相信不遠(yuǎn)的未來，其身影一定會(huì)在更多的領(lǐng)域中出現(xiàn)，并成為其行業(yè)發(fā)展的重要力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王建忠，湯慧萍，敖慶波等.金屬纖維多孔材料復(fù)合結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能[J].中國材料進(jìn)展，2017（c1）

[2]敖慶波，王建忠，李愛君.金屬纖維多孔材料的吸聲性能[J].稀有金屬材料與工程，2017（2）

作者簡(jiǎn)介：鐘江川，出生日期：1999年2月16日，性別：男，籍貫：四川省成都市，專業(yè)：材料科學(xué)與工程，學(xué)校：四川輕工化大學(xué)