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纳米多孔金属材料是什么？
纳米多孔金属（nanoporousmetals，NPMs）是一种在纳米尺度上具有相互连接韧带的多孔金属材料，在兼具多孔材料高孔隙率、低密度和金属材料优异的导热、导电、机械性能的同时，其纳米尺度的微观结构还赋予材料更多的物理化学特性，在催化、传感、能量存储、生物医学等领域已经得到了初步实践和应用。通过与新兴技术领域深度整合，系统调控其组分、制备工艺、微观结构及功能特性，纳米多孔金属有望成为一类具有广阔应用前景的新型平台型材料、/p>
纳米多孔Au典型电子显微镜结构图僎/p>
纳米多孔金属拥有纳米级别的骨架结构以及孔洞，其骨架和孔洞可能是均匀而规则的形状，可能是不规则的形状，还可能同时呈现规则形状与不规则形状的共存。根据孔洞是否封闭，纳米多孔金属材料可分为开口纳米多孔金属材料和闭口纳米多孔金属材料、/p>
研究表明，有许多金属元素可以被制成纳米多孔金属，如金、铂、钯、银、铜、镍、钴、铁、铬、锰、钌、铱、锇、铑、钛、钨、钼、铌、镉、镓、锡、铋、铅、锗等、/p>
纳米多孔金属的突出性能及应用有哪些＞/strong>
纳米多孔金属材料具有典型的三维双连续结构，包含有连贯的孔道和纳米级尺度相互连接的韧带。这种特殊的微纳结构使其展现出多维度功能优势、/p>
?）纳米多孔金属具有良好的导电性、结构完整性和通透性，这是一个理想电极材料所应具有的基本特征。纳米多孔金属可以直接作为高性能的电极材料或电极衬底材料应用于各种电化学检测和电催化反应过程、/p>
纳米多孔金属在燃料电池中的应用主要包括：催化剂载体、电极材料、气体扩散层、双极板材料等；在锂离子电池中的应用研究主要集中在负极材料、正极材料和集流体等方面、/p>
?）纳米多孔金属具有良好的拉伸强度、抗腐蚀能力和生物相容性，泡沫钛金属已经被成功应用于动物骨修复实验中，通过在动物骨骼损伤或破裂处钻孔，并挤压入泡沫金属，促使骨骼在泡沫金属内的生长，最终形成永久坚固的骨骼连接、/p>
?）纳米多孔金属具有良好的能量吸附性，当声波射入泡沫金属表面时，会发生漫反射，进入孔内的声波会使泡沫金属骨架振动，释放能量而消耗声能，因而是一种优异的吸声材料，可制作各种消声器、/p>
?）纳米多孔金属具有良好的散热性，由于在纳观尺度下具有极大的比表面，通过纳米多孔金属可以制作热交换器和散热器，可以根据需要制成管状或平面状金属与泡沫金属相结合的组合件、/p>
?）纳米多孔金属具有极强的可塑性。由于其拥有大量的内部空间，因此可以注入大量的化学反应媒介来提高其化学反应效率和电流密度，或者注入特定的惰性气体，使其内部充压，从而具备高效的抗冲击能力、/p>
纳米多孔金属最常用的制备方法是什么？
能够用于制备纳米多孔金属的方法有很多种，比如?软模板法、溶剂热/水热法、阳极氧化法、热分解法和脱合金法。相比其它方法，脱合金法是制备纳米多孔金属材料时被优先考虑的方法，也是目前制备体系适用性最广、手段最多样化的关键技术。有数十种材料体系、数百个纳米多孔金属材料已被报道并得到研究、/p>
脱合金工艺可以追溯到古代玛雅文明和阿兹特克文明中的“枯竭镀金”，“枯竭镀金”作为一种古代金属表面处理技术，主要用作制备装饰品。在“枯竭镀金”工艺中，由天然酸性物质制成的溶液能够选择性地去除含有少量金、银贵金属的铜合金表面的铜，结果是相对惰性的金、银贵金属裸露或富集在铜合金的表面，呈现金色或银色的宏观整体外观、/p>
脱合金的过程实际上是一种腐蚀过程，在此过程中，合金中较为活泼的元素成分能够与脱合金溶液发生反应，从而被选择性地溶解于溶液之中，而合金中相对惰性的元素成分则不与脱合金溶液发生反应，得以留存下来，在经过重新组合之后形成致密纳米多孔结构、/p>
脱合金法又可分为化学脱合金法和电化学脱合金法。化学脱合金法的特点是工艺简单易于操作，非常适合于纳米多孔金属的大规模大批量制备。相比于化学脱合金，电化学脱合金过程更容易控制纳米多孔金属的化学成分和孔隙尺寸，能够制备出结构更为精细的纳米多孔金属，但是电化学脱合金工艺更加繁琐，而且不容易进行批量化脱合金、/p>
纳米多孔金属目前面临哪些挑战＞/strong>
纳米多孔金属经过二十多年的研究已取得显著进展，但仍面临一些挑战，例如：长期循环中的结构稳定性不足、大规模制备成本较高、复杂环境下的性能衰减问题等、/p>
未来研究需重点关注以下几个方面：依托先进的表征技术，实现纳米多孔金属表界面原子分辨的结构解析与服役特性调控；针对明确应用需求，针对性开发高效、低成本的脱合金技术，同步实现材料的规模化制备与微结构精准调控；通过成分调控（例如引入高熵／非晶概念、杂原子掺杂）和表面修饰（例如负载活性物质），进一步提升材料的催化活性和环境适应性；发展催化剂高效回收再生技术，实现材料绿色化利用；结合增材制造、纳米制造等手段，实现跨尺度结构功能一体化纳米多孔金属的创新应用、/p>
参考来源：
[1]王一如等：纳米多孔金属的制备、特性及应用研究进展，天津理工大?/p>
[2]陈霄：块体纳米多孔Co/CoCu的制备及电化学驱动性能研究，齐鲁工业大?/p>
[3]郑晨一：纳米多孔金属材料的宏观强度准则和弹塑性本构关系，东南大学
（中国粉体网编辑整理/平安（/p>
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