材料領域的“黑科技”？詳解泡沫鋁的廣闊前景

西鋁—西鋁鋁產業電訊：金屬鋁作為21世紀“可能較重要的金屬”，早已得到了廣泛的應用，并且經過多年的發展，鋁已經能夠以多種方式呈現，滿足人們多層次，多領域的需求。泡沫鋁就是金屬鋁衍生品中的佼佼者。  

泡沫鋁是一種在鋁的基礎上存在無數個氣泡的輕質多孔金屬材料。它同時兼有金屬相氣泡特征，是一種非常具有應用前景的物理功能材料。其制造方法主要是在純鋁或者鋁合金中加入添加劑，經過發泡工藝制造而成。由于金屬比塑料有更高的剛度，在理論上，同等厚度的泡沫鋁可以比聚氯乙烯制成的泡沫吸收更多的能量。  

在1948年美國科學家A.Sonik獲得了世界上靠前個有關泡沫鋁的專利，并在3年后由Elliot成功生產出泡沫鋁。在上世紀60年代，美國埃西爾公司成立了泡沫鋁研發中心。1991年日本九州工業金屬研究所成功研發出工業化泡沫鋁的生產工藝。1999年首屆世界泡沫金屬學會在德國不萊梅召開，主要研究泡沫鋁的制造和應用。  

截至目前，世界上已經生產出具有多種用途的泡沫鋁材和泡沫鋁零件，并已經在工業領域廣泛應用。未來也將在建筑、化工、交通運輸、航空航天等領域擁有廣闊的前景。  

當然，泡沫鋁作為目前炙手可熱的新型材料，必然有其自身的“看家本領”。  

1.輕量化和高剛度。泡沫鋁的密度大約只是金屬鋁的0.1和0.4倍，但是其抗彎比高度可以達到鋼的1.5倍。  

2.抗沖擊和減震能力超群。泡沫鋁的阻尼性能可以達到金屬鋁的5-10倍。以一塊孔隙率為84%的泡沫鋁發生50%比例的變形時，可以吸收2.5MJ/M3C以上的能量，吸能效果遠超其他減震材料。  

3.的聲學性能。在閉孔狀態下，當聲波頻率在800-4000赫茲之間時，泡沫鋁的隔音系數可達到0.9以上。在微通孔和通孔狀態下，當聲波頻率在125-4000赫茲之間時，泡沫鋁的吸聲系數可以達到0.8，其倍頻程平均吸聲系數超過0.4。  

4.良好的熱學性能?？紫堵蕿?0%-90%的閉孔泡沫鋁導熱系數為0.3-1W/（mk），相當于大理石，在空氣強制對流條件下，其導熱效果十分優良。  

5.保留了鋁的耐腐蝕性，低吸濕，不老化，無毒。  

6.加工安裝十分方便。泡沫鋁可以切割、鉆孔、膠結，并且經過磨具擠壓可以制成各種形狀，并且可以像普通鋁一樣進行表面處理，還可以構成大尺寸的輕質高剛度板；由于“身材”輕盈，泡沫鋁材料可以輕易安裝在高處而無需任何機械起重設備，從而也允許直接利用粘結劑粘貼在天花板和墻上。  

泡沫鋁的制造主要有以下幾種方法：  

1.液相法。通過液態鋁產生泡沫結構，可在鋁液中直接發泡，也可用高分子泡沫或緊密堆積的造孔劑鑄造來得到多孔材料。  

2.固相法。用鋁粉末代替液態鋁同樣可制得多孔材料，因為大部分固相法通過燒結使鋁顆?；ハ嗦摻Y，鋁始終保持在固態，所以此法生產的泡沫鋁多數具有通孔結構。  

3.電沉積法。主要以泡沫塑料為基底，經過導電化處理之后，電沉積鋁制成。目前的技術可以通過浸涂導電膠、化學鍍膜和磁控濺射錫膜等方法令到泡沫塑料導電。用此法制得的泡沫鋁孔徑較小并孔隙均勻，而且孔隙率相對較高，其性能和阻尼特性均優于鑄造法生產的泡沫鋁。  

由于泡沫鋁集多種優異的性能于一身，因而在一些需要綜合利用此類性能的領域，泡沫鋁擁有無可比擬的優勢。  

1.交通工具。汽車和摩托車采用輕量化材料能夠大大降低車身自重，從而大幅改善油耗。用泡沫鋁可以制成一些質量輕但剛度大的結構件，例如汽車擋板、行李箱蓋等，也可以充當車身周邊防撞梁的材料，通過優異的吸能能力極大限度地減少沖撞部分的變形，粗略估計汽車零件在強度不減弱的前提下，質量可以降低50%以上。隨著石油成本的提高以及世界對于溫室氣體的抵制，未來泡沫鋁面對由石油制成的塑料時將會更有優勢。  

2.航空航天器。在目前的航空航天器領域，蜂窩結構材料應用相當廣泛，但是蜂窩結構材料由于制造工藝比較復雜，因而導致造價相對較高。泡沫鋁夾心板與蜂窩結構材料類似，都是密度低，比強度高的材料，但泡沫鋁在成本方面卻優勢巨大，在以后的發展中極有可能取代蜂窩結構材料。  

3.建筑工業?，F代建筑追求節能環保的同時，安全性不能欠奉。泡沫鋁板重量輕，剛度好的同時，由于金屬的先天優勢，阻燃效果十分理想。因而可以廣泛應用于電梯內裝飾板以及某些建筑構件領域，減低能源的消耗。  

4.道路用隔音降噪材料。交通工具帶來的噪音污染一直是城市管理的棘手問題。泡沫鋁的出現可謂為管理者帶來了福音，泡沫鋁可以用于制作城市軌道、高架橋旁、高速公路等路旁的隔音屏。目前使用的玻璃和塑料效果均不理想，降噪效果較低。泡沫鋁的降噪性能大概是這些材料的兩倍，并且已經率先在一些發達國家得以應用。  

目前，泡沫鋁行業正在國內外蓬勃發展，但是在發展的過程中仿佛遇到了瓶頸。目前制作發泡鋁的發泡劑不但發泡效率低，效果不理想，價格還比較高昂，嚴重阻礙了泡沫鋁行業的發展。因此能否制成效果優異且成本合理的發泡劑，將會決定泡沫鋁材料的成敗。  

世界上主要的發達國家已經成功將泡沫鋁應用到建筑、交通運輸、機械、電子等行業。早在2008年國外泡沫鋁市場產量就已達到了217.3萬噸，而且隨著行業的逐步發展，需求滿足率正在慢慢走低，說明目前的產量已經開始慢慢跟不上需求，因而便存在一個進入市場的契機。  

回到國內市場。我國對泡沫鋁的需求主要為交通運輸、軍工、工業用材、建筑業等行業。近年來，我國的高鐵和建筑業發展迅速，幾年內可能需求量會暴增至50萬噸，到時將會形成一個250億元人民幣的龐大市場，這是任何人都無法忽視的一塊大“蛋糕”。  

泡沫鋁作為目前材料領域的“黑科技”，一旦發展起來，前途將是無可限量的。

（重慶西鋁信達鋁產業股份有限公司宣傳部整理供稿）

來源：網絡

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