固相與大量孔隙共同構(gòu)成的多相材料。
　 　 多孔材料，多孔材料是一種由相互貫通或封閉的孔洞構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的材料，孔洞的邊界或表面由支柱或平板構(gòu)成。典型的孔結(jié)構(gòu)有： 一種是由大量多邊形孔在平面上聚集形成的二維結(jié)構(gòu)；由于其形狀類似于蜂房的六邊形結(jié)構(gòu)而被稱為“蜂窩”材料； 更為普遍的是由大量多面體形狀的孔洞在空間聚集形成的三維結(jié)構(gòu), 通常稱之為“泡沫”材料。如果構(gòu)成孔洞的固體只存在于孔洞的邊界(即孔洞之間是相通的)，則稱為開孔；如果孔洞表面也是實(shí)心的，即每個(gè)孔洞與周圍孔洞完全隔開， 則稱為閉孔； 而有些孔洞則是半開孔半閉孔的。
　 　 含一定數(shù)量孔洞的固體叫多孔材料，是一種由相互貫通或封閉的孔洞構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的材料，孔洞的邊界或表面由支柱或平板構(gòu)成。典型的孔結(jié)構(gòu)有一種是由大量多邊形孔在平面上聚集形成的二維結(jié)構(gòu)，由于其形狀類似于蜂房的六邊形結(jié)構(gòu)而被稱為“蜂窩”材料更為普遍的是由大量多面體形狀的孔洞在空間聚集形成的三維結(jié)構(gòu)，通常稱之為“泡沫”材料。有的文獻(xiàn)把孔隙率從份的叫多孔材料，大于的叫泡沫材料。而從大量的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)來(lái)看，稱為泡沫材料的孔隙率并未大于，如熟知的泡沫鋁，其孔隙率往往低于，有的文獻(xiàn)把孔隙率從一的叫泡沫材料，還有的文獻(xiàn)則認(rèn)為，由于該材料最初采用發(fā)泡法制備，曾稱之為發(fā)泡材料，以后發(fā)展了滲流等制備法，稱之為通氣性材料，更合適的名稱應(yīng)為多孔 泡沫材料，簡(jiǎn)稱多孔材料或泡沫材料。總之，目前沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一、嚴(yán)格、公認(rèn)的定義。多數(shù)學(xué)者將多孔材料和泡沫材料視為等同概念。 多孔材料在自然界中普遍存在如木材、軟木、海綿和珊瑚等(“cellulose”這個(gè)詞就來(lái)源于意為“充滿小孔的”拉丁小詞“cellula”）。
　 　 千百年來(lái)，這些天然的多孔材料被人們廣泛利用。在多年前的古埃及金字塔中就已經(jīng)使用了木制建材在羅馬時(shí)代軟木就被用作酒瓶的瓶塞。近代人們開始自己制造多孔材料，其中最簡(jiǎn)單的是由大量相似的棱形孔洞組成的蜂窩狀材料，可用作輕質(zhì)構(gòu)件。更常見的是高分子泡沫材料，其用途廣泛，可用于小到隨處可見的咖啡杯，大到飛機(jī)坐艙的減震墊。現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展使得金屬、陶瓷、玻璃等材料也能像聚合物那樣發(fā)泡。這些新型泡沫材料正逐漸地被用作絕緣、緩沖、吸收沖擊能量的材料，從而發(fā)揮了其由多孔結(jié)構(gòu)決定的獨(dú)特的綜合性能。
　 　 分類
　 　 上面按孔徑尺寸分類的方法源國(guó)際純化學(xué)及應(yīng)用化學(xué)組織，為推動(dòng)多孔材料的研究，推薦了上述專門術(shù)語(yǔ)。按照孔徑大小的不同，多孔材料又可以分為微孔（孔徑小于2 nm ）材料、介孔（孔徑 2-50 nm ）材料和大孔（孔徑大于50 nm ）材料。
　 　 一般特性
　 　 相對(duì)連續(xù)介質(zhì)材料而言, 多孔材料一般具有相對(duì)密度低、比強(qiáng)度高、比表面積高、重量輕、隔音、隔熱、滲透性好等優(yōu)點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō), 多孔材料一般有如下六種特性:
　 　 機(jī)械性能的改變
　 　 應(yīng)用多孔材料能提高強(qiáng)度和剛度等機(jī)械性能, 同時(shí)降低密度, 這樣應(yīng)用在航天、航空業(yè)就有一定的優(yōu)勢(shì), 據(jù)測(cè)算, 如果將現(xiàn)在的飛機(jī)改用多孔材料, 在同等性能條件下, 飛機(jī)重量減小到原來(lái)的一半。應(yīng)用多孔材料另一機(jī)械性能的改變是沖擊韌性的提高, 應(yīng)用于汽車工業(yè)能有效降低交通事故對(duì)乘客的創(chuàng)造傷害。
　 　 對(duì)機(jī)械波及機(jī)械振動(dòng)的傳播性能的改變
　 　 波傳播至兩種介質(zhì)的界面上時(shí), 會(huì)發(fā)生反射和折射。由于多孔的存在, 增多了反射和折射的可能, 同時(shí)衍射的可能也增多了。所以多孔材料能起到阻波的作用。利用這種性質(zhì), 多孔材料可以用作隔音材料、減振材料和抗爆炸沖擊的材料。
　 　 對(duì)光電性能改變
　 　 選擇滲透性
　 　 由于目前人們已經(jīng)能制造出規(guī)則孔型而且排列規(guī)律的多孔材料,并且, 孔的尺寸和方向已經(jīng)可以控制。利用這種性能可以制成分子篩, 比如高效氣體分離膜、可重復(fù)使用的特殊過(guò)濾裝置等。
　 　 選擇吸附性
　 　 由于每種氣體或液體分子的直徑不同, 其運(yùn)動(dòng)的自由程不同, 所以不同孔徑的多孔材料對(duì)不同氣體或液體的吸附能力就不同。可以利用這種性質(zhì)制作出用于空氣或水凈化的高效氣體或液體分離膜, 這種分離膜甚至還可重復(fù)使用。
　 　 化學(xué)性能的改變
　 　 多孔材料由于密度的變小, 一般材料的活性都將增加。基于具有分子識(shí)別功能的多孔材料而產(chǎn)生的人造酶, 能大大提高催化反應(yīng)速度。多孔材料具有獨(dú)特的光學(xué)性能, 微孔的多孔硅材料在激光的照射下可以發(fā)出可見光, 將成為制造新型光電子元件的理想材料。多孔材料的特殊光電性能還可以制出燃料電池的多孔電極, 這種電池被認(rèn)為是下一代汽車最有前途的能源裝置。
　 　 材料的構(gòu)成和性能
　 　 燒結(jié)多孔材料雖然力學(xué)性能和耐腐蝕性能等因存在孔隙而不如致密金屬，但有些性能如熱交換能力、電化學(xué)活性、催化作用等卻因比表面增大而比致密金屬好得多。多孔材料還具有一系列致密金屬所沒(méi)有的功能，如孔隙能透過(guò)氣、液介質(zhì)，能吸收能量，或起緩沖作用。燒結(jié)多孔材料因用途不同而各具特殊性能，如對(duì)過(guò)濾材料要求過(guò)濾精度、透過(guò)性和再生性；對(duì)某些多孔材料要求熱交換效率、電化學(xué)活性、聲阻性、電子發(fā)射能力等。
　 　 表征多孔結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)是：孔隙度、平均孔徑、最大孔徑、孔徑分布、孔形和比表面。除材質(zhì)外，材料的多孔結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)材料的力學(xué)性能和各種使用性能有決定性的影響。由于孔隙是由粉末顆粒堆積、壓緊、燒結(jié)形成的；因此,原料粉末的物理和化學(xué)性能,尤其是粉末顆粒的大小、分布和形狀，是決定多孔結(jié)構(gòu)乃至最終使用性能的主要因素。多孔結(jié)構(gòu)參數(shù)和某些使用性能（如透過(guò)性等）都有多種測(cè)定原理和方法。孔徑常用氣泡法、氣體透過(guò)法、吸附法和汞壓法等來(lái)測(cè)定，比表面常用低溫氮吸附法和流體透過(guò)法來(lái)測(cè)定。選擇測(cè)定方法時(shí)應(yīng)盡量選用與使用條件相近的方法。流體透過(guò)多孔體的運(yùn)動(dòng)在層流條件下服從達(dá)西公式，即流速與壓力梯度成正比，與流體粘度成反比，其比例常數(shù)即透過(guò)系數(shù)為反映材料透過(guò)能力的特征參數(shù)。當(dāng)貫通孔隙度、孔徑增大時(shí)，或多孔體厚度、流體粘度減小時(shí)，燒結(jié)多孔材料的透過(guò)能力隨之增大。燒結(jié)多孔材料的力學(xué)性能不僅隨孔隙度、孔徑的增大而下降，還對(duì)孔形非常敏感，即與“缺口”效應(yīng)有關(guān)。孔隙度不變時(shí)，孔徑小的材料透過(guò)性小，但因顆粒間接觸點(diǎn)多，故強(qiáng)度大。過(guò)濾精度即阻截能力是指透過(guò)多孔體的流體中的最大粒子尺寸，一般與最大孔徑值有關(guān)。孔徑分布是多孔結(jié)構(gòu)均勻性的判據(jù)。對(duì)于過(guò)濾材料要求在有足夠強(qiáng)度的前提下，盡可能增大透過(guò)性與過(guò)濾精度的比值。根據(jù)這些原理，發(fā)展出用分級(jí)的球形粉末為原料，制成均勻的多孔結(jié)構(gòu)，用粉末軋制法制造多孔的薄帶和焊接薄壁管，發(fā)展出粗孔層與細(xì)孔層復(fù)合的雙層多孔材料。
　 　 多孔材料可由多種金屬和合金以及難熔金屬的碳化物、氮化物、硼化物和硅化物等制成，但常用的是青銅、不銹鋼、鎳及鈦等。多孔材料的孔隙度一般在15%以上，最高可達(dá)90%以上，孔徑從幾百埃到毫米級(jí)。多孔材料的孔隙度一般粗分為低孔隙度(<30%)、中孔隙度(30～60%)、高孔隙度(>60%)三類，孔徑分為粗孔(>50μm)、中等孔（2～50μm）和微孔(<2μm)三種。低孔隙度的多孔材料主要是含油軸承，高孔隙度的還包括金屬纖維多孔材料和泡沫金屬，主要用于電池極板、絕熱、消音、防震等。大量使用的過(guò)濾材料和發(fā)汗冷卻材料（見金屬發(fā)汗材料）多為中等孔隙度。過(guò)濾用的多孔材料可按過(guò)濾精度和流量分成等級(jí)系列。
　 　 制造工藝
　 　 制造多孔材料的粉末原料，可根據(jù)用途和性能要求，選用球形和不規(guī)則形狀的粉末或金屬纖維。用球形粉末易于獲得流體阻力小、結(jié)構(gòu)均勻、再生性好的過(guò)濾和流態(tài)控制用的多孔材料，但這種粉末制品的力學(xué)性能不如不規(guī)則形狀粉末的制品。不規(guī)則形狀粉末或纖維用于制造孔隙度高的材料。為了獲得由粉末顆粒疊排造成的多孔結(jié)構(gòu)，制造多孔材料的成形壓力和燒結(jié)溫度一般低于制造燒結(jié)致密材料。
　 　 多孔材料的孔徑、強(qiáng)度等性能在很大程度上取決于所選用粉末的平均粒度、粒度分布、顆粒形狀等；為了制出預(yù)定性能的材料，通常要對(duì)粉末進(jìn)行預(yù)處理，如退火、粒度分級(jí)、球化和球選以及加入各種添加劑(造孔劑、潤(rùn)滑劑、增塑劑)等。成形工藝除一般的冷模壓-燒結(jié)工藝外,還可根據(jù)制品的形狀尺寸等,選用松裝燒結(jié)(簡(jiǎn)單異形制品)、粉末軋制(厚度0.1～3mm的板、帶、管)、擠壓 (異形長(zhǎng)制品)、等靜壓制（異形大制品）和粉漿澆注（復(fù)雜異形制品）等工藝（見粉末冶金燒結(jié)，粉末冶金成形）。如以金屬纖維作原料，常用在液體中沉積的方法制備均勻分布的纖維氈，然后再壓制、燒結(jié)成金屬纖維多孔材料。用粉末制造泡沫金屬，要將發(fā)泡劑和固化劑同粉末均勻混合成形，并在加熱過(guò)程中經(jīng)發(fā)泡固化和燒結(jié)。這類泡沫金屬的孔隙度可高達(dá)90%以上。為改善綜合性能，還可用不同粒度的粉末制作不同孔徑的雙層或多層結(jié)構(gòu)的材料，或?qū)⒎勰┡c金屬網(wǎng)或纖維一起成形，制成纖維增強(qiáng)材料。
　 　 應(yīng)用前景展望
　 　 在眾多的多孔材料中, 制備角度, 無(wú)序孔多孔材料的制備較易, 成本較低, 易于大量推廣和使用。例如泡沫金屬。目前常見的方法有五種:(1)粉末冶金法， 它又可分為松散燒結(jié)和反應(yīng)燒結(jié)兩種;(2)滲流法;(3)噴射沉積法;(4)熔體發(fā)泡法;(5)共晶定向凝固法。圖 2 所示為滲流法, 將一定粒徑的可溶性鹽粒裝填在模具中壓實(shí), 并隨模具一起放入爐內(nèi)加熱, 同時(shí)在電阻式坩堝爐內(nèi)配制所需的合金, 待合金熔化完畢, 出爐澆入模具中, 通過(guò)在金屬液表面施加一定的壓力使其滲透到粒子之間的縫隙之中;當(dāng)金屬液凝固后便可得到金屬合金與粒子的復(fù)合體, 用水將復(fù)合體中的鹽粒溶去, 即可制得具有三維連通泡孔的泡沫合金。但是這種方法生產(chǎn)的材料性能不均勻, 質(zhì)量很難控制。
　 　 可控孔多孔材料的制備過(guò)程相對(duì)復(fù)雜, 且技術(shù)條件要求較高。從前面分析的特性來(lái)看, 可控孔多孔材料擁有許多無(wú)序孔多孔材料所不具備的特性, 隨著新技術(shù)的發(fā)展, 可控孔多孔材料的制備方法將越來(lái)越成熟, 這類方法必將成為今后多孔材料科學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。