多孔材料用于结构、缓冲、减震、隔热、消声、过滤等。多孔材料有以下两个要素。

1. 包含大量的孔隙。
2. 孔隙用于满足某些或某些设计要求的性能指标。

泡沫金属具有密度低、比表面积大、吸能减振、消声降噪、电磁屏蔽、透气透水、导热率低等特点。

1. 粉末烧结型：由球形或不规则形状的金属粉末制成并烧结。主要材料为青铜、不锈钢、镍及镍合金、钛、铝等。
2. 纤维烧结型：通过上述应用改进了现有的多孔体。在直径与金属粉末粒度相同的金属纤维制成的过滤材料中，其渗透性远高于金属粉末。其孔隙率可达90%。
3. 熔体铸造型：熔融金属或合金冷却凝固后形成的多孔体。典型的一代是泡沫法（主要是闭孔和半通孔的多孔材料）和泡沫铝（通常是高孔隙率产品）。
4. 金属沉积型：原子态金属沉积在有机多孔基体内表面后，去除有机体并烧结。其特点是孔隙连接、高孔隙率（均超过80%）和三维结构。
5. 复合型：同一多孔体由不同的金属或金属和非金属组成。可以获得不同材料的优点。

泡沫陶瓷以气孔为主，具有高温特性。孔隙率在20%-95%之间，使用温度6000℃。

1. 泡沫陶瓷开孔(网状)：具有三维网状陶瓷骨架结构，孔隙相互连接。其特点是(孔隙率高、容量低、表面积大、流体接触效率低、流体损失压力小、耐高温、耐化学腐蚀、耐热震)。其材料主要包括(堇青石、氧化铝、堇青石-氧化铝)，其中堇青石用于提高热震稳定性，氧化铝用于提高其强度和耐热性。还开发了SiC和SiN质量等多孔产品。

1. 粉末冶金法：由球形粉末制成，采用典型的粉末冶金工艺(包括金属粉末制备、多孔体成型、多孔体烧结)。

2. 金属沉积法：主要包括金属蒸发沉积（电子束、电弧、电阻加热、真空环境中蒸发物质产生蒸汽，沉积在冷多孔基底上）、电沉积（离子金属还原、电镀聚合物泡沫基底，然后去除聚合物获得金属泡沫）、反应沉积（含金属化合物气体的容器中，加热至金属化合物分解温度，金属化合物分解，沉积在泡沫基体上形成镀金属泡沫结构，烧结得到泡沫金属)。

3. 熔体发泡法：将发泡剂与一定粘度的熔融金属混合，发泡剂热分解释放气体，导致熔体发泡，冷却后形成细胞孔泡沫金属。（常用的发泡剂是TiH2、ZrH二等金属氢化物及CaCO3、MgCO3、CaMg(CO3)2等盐发泡剂和金属Ca粉、Al粉以及SiC、MnO2、Al2O3颗粒等增粘剂)。

4. 熔体吹气泡法：直接在熔融金属底部吹气，使金属熔体产生气泡(可以是空气、水蒸气、二氧化碳和惰性气体等。

5. 熔模铸造法：在可去除的多孔结构预制型中浇入熔融金属，冷却后去除模材料。

6. 渗流铸造法：金属熔体渗透到具有可去除耐高温颗粒的铸模中，冷却后可以获得类似三维网状的通孔泡沫金属。

7. 纤维烧结法：金属纤维桥架结构的多孔材料可以通过用金属纤维代替粉末冶金过程中的部分或全部金属粉末获得。（该过程的主要过程包括丝绸、毡（或成型）和烧结）。

8. 粉末熔化发泡法：将金属粉与颗粒发泡剂混合，形成几乎致密的可发泡半成品，将致密物加热到相应合金的熔点以上，发泡剂分解释放气体，使致密物膨胀形成高多孔泡沫材料。

泡沫陶瓷突出优点为导热率低、硬度高、耐磨损、耐高温、抗腐蚀等。其涉及领域有环保、能源、化工、生物等多个领域。常见的泡沫陶瓷制造方法主要有颗粒堆积烧结法、添加造孔剂法和发泡法。

1. 颗粒堆积烧结法：利用陶瓷颗粒本身的烧结性能，将陶瓷颗粒堆积烧结在一起，形成泡沫陶瓷。(孔隙结构可通过调整颗粒等级来控制，其产品的孔隙率约为20%-30%。如果碳粉、锯末、淀粉等成孔剂同时燃烧挥发，其孔隙率可达75%左右)。
2. 粉末加入造孔剂：在陶瓷成分中加入挥发性或可燃造孔剂，在高温下挥发或燃烧，在陶瓷体内留下孔隙。
3. 浆料加入造孔剂：在陶瓷浆料中加入可燃或挥发性造孔剂，在浆料固化后的烧结过程中燃烧或挥发，在陶瓷体内留下大量孔隙，获得孔隙结构与造孔剂形状和尺寸对应的泡沫陶瓷材料。
4. 有机泡沫浸浆法：泡沫陶瓷产品最常用于制备开孔三维网状结构，是制备高孔隙率(70%-95%)泡沫陶瓷的有效工艺。泡沫陶瓷产品通过将准备好的陶瓷浆浸泡在有机泡沫中，然后烧掉有机物，烧结陶瓷体获得。(增加挂浆量、渗硅、改进烧结工艺可以提高泡沫陶瓷的强度)。
5. 提高挂浆量的方法：在陶瓷浆料中加入粘合剂、流变剂、分散剂等添加剂和浆料表面活性剂，以增加有机泡沫对浆料的粘附。
6. 提高泡沫陶瓷性能的方法：二次吊浆、渗硅处理、二相增韧、烧结工艺改进等。
7. 粉末胚体发泡法：将预处理后的原料颗粒放入模具中，在氧化气氛和压力的作用下加热，使颗粒相互粘合。发泡剂释放的气体是材料充满空腔，冷却后得到泡沫陶瓷。
8. 浆料发泡法：陶瓷浆料中产生分散的气体，其中浆料一般由陶瓷粉末、水、聚合物粘合剂、表面活性剂和凝结剂组成。（该方法制备泡沫陶瓷最经济，通常为细胞闭合孔结构，通常强度较高）。

力学性能应用

1. 工业领域：其强度高，刚度好，具有一定的强度、延展性和加工性，可作为各种场合的轻质结构材料。作为结构用途，可考虑能量吸收、降噪、耐热、耐火等功能。
2. 医学领域：泡沫金属作为人工骨移植，具有承载结构功能，即利用其轻结构强度和刚度；具有生物组织生长、组合和内部体液运输的功能，即利用其孔隙内表面和多孔渗透等物理性能。应满足材料适用性和机械要求。
3. 材料适用性：对宿主无毒、无害、无致畸作用，还能诱导骨生成和传导骨生长，使植入体与宿主天然骨结合良好。（①多孔结构有利于成骨细胞的粘附分化和生长，可加强与植入体的连接；②可通过孔隙率调整多孔金属材料的密度、强度和弹性模量，以达到与替代组织相匹配的力学性能；③开放的连通孔利于水分和养料在植入体内的传输，促进组织再生与重建。）
4. 力学要求：为保证骨组织生长所需的血液循环，孔隙应相互连接，孔径应为100um以上。因此，在保证人骨所需的高孔隙率的同时，也要保证其高机械性能。(陶瓷具有优异的耐腐蚀性，但其固有的脆性一般被认为是多孔陶瓷结构不能用多孔陶瓷结构)

导电性能应用

泡沫陶瓷其透过性好、密度低硬度高、比表面积大、热导率小、耐高温、耐腐蚀。其应用主要有以下。

1. 过滤与分离：由多孔陶瓷的板状或管状组成的过滤装置，有过滤面积大和过滤效率高的特点，广泛应用于水的净化处理、油类的分离过滤以及有机溶液、酸碱溶液、黏性溶液、压缩空气、焦炉煤气、甲烷、乙炔等的分离过滤。

2. 气体分布：为液体充气和进行压力冲洗等。

3. 过滤材料：可对工业废水废气等进行过滤，对汽车尾气进行处理；通过其抗高温性能和抗热震性对高温烟气进行除尘。

4. 催化剂载体：多孔陶瓷具有良好的吸附能力和活性，可以大大提高其转化效率和反应速率，同时其有很好的耐腐蚀性，可在极为苛刻的条件下使用。

5. 生物相容性：陶瓷材料有很好的生物相容性，可将泡沫陶瓷用于生物材料，用于人体器官的替换和修补。

6. 热性能应用：泡沫陶瓷热稳定性好、导热率低、密度小、气体吸收少、比热容低以及抗热震性，可制造为隔热元件。此外，在高温下泡沫陶瓷还有优良的热辐射特性，可用于强化传热和多孔介质的燃烧技术。

7. 能量吸收性能应用：制成有较大阻尼系数的多孔陶瓷材料，可吸收外部震动能量。

刘培生《多孔材料性能与设计》