泡沫铝的空隙也常被称作孔隙,是其核心结构特征,孔隙的率、孔径、结构形态等参数可通过制备工艺调控,且这些参数直接决定了泡沫铝的各项性能,以下是具体介绍:

1.核心参数
| 参数 | 具体情况 |
|---|---|
| 孔隙率 | 不同类型泡沫铝孔隙率差异较大。普通闭孔和通孔泡沫铝孔隙率多在 63%-90%,全通孔泡沫铝孔隙率可达到 90%-95%;而烧结溶解法制备的泡沫铝孔隙率通常控制在 50%-85%。且泡沫铝密度与孔隙率呈负相关,密度越小孔隙率越高,泡孔数量也越多。 |
| 孔径大小 | 常规泡沫铝孔径在 0.3 - 7mm,部分定制产品孔径可均匀分布在 1 - 10mm,主孔径集中于 4 - 8mm。采用烧结溶解法制备的泡沫铝,孔洞直径多为 200 - 1000 微米,其孔径还会随所用盐粉的颗粒尺寸变化而改变。 |
| 结构形态 | 主要分为闭孔、通孔及微通孔三类。闭孔泡沫铝的空隙相互独立,内部多填充传热能力弱的气体;通孔泡沫铝的空隙则相互连通,形成三维通透结构;烧结溶解法制备的通孔泡沫铝还会呈现孔壁粗糙的复合孔结构。另外,高密度泡沫铝的空隙多为球形或椭球形,低密度泡沫铝则易出现更多不规则形状的空隙。 |
2. 形成原理
空隙的形成和制备工艺紧密相关。比如主流的熔体发泡法,是在铝液中加入TiH₂等发泡剂,发泡剂受热分解释放气体,气体滞留在增黏后的铝液中,冷却后就形成了含大量空隙的闭孔泡沫铝;而烧结溶解法是将铝粉与盐粉按比例混合压制,经烧结后再溶解去除盐粒,盐粒原本占据的空间便形成了均匀的通孔空隙,盐粉的体积占比直接决定最终的孔隙率。
3. 对性能的影响
空隙是泡沫铝实现多种优异性能的关键。通孔结构凭借大比表面积和通透通道,在强制对流下散热性良好,还能利用空隙实现声波共振摩擦,转化噪声能量达到吸声效果;闭孔结构则因内部封闭气体阻碍热量传递,导热率低,同时闭孔在声波传播时能让声波反射衰减,隔声效果突出。此外,空隙在泡沫铝受到冲击时会发生塑性变形、坍塌,以此吸收大量冲击能量,孔隙率84%的泡沫铝发生50%变形时,可吸收2.5MJ/m以上的能量。