[发明专利]一种多级孔金属的制备方法

说明书

本发明公开了一种多级孔金属的制备方法，具体为：选取粒径与待制多级孔金属的最小一级孔孔径相同或相当的聚苯乙烯小球，将其组装形成三维有序排列的胶体模板，将金属纳米晶溶液引入聚苯乙烯小球制成的三维胶体模板中，干燥、破碎为粒径是待制多级孔金属的最小一级孔孔径均值8‑40倍的颗粒；将颗粒制成浆料，均匀地浸渍到具有比待制多级孔金属的最小一级孔大的上级孔的有机高分子材料支架上；在真空或保护气氛中烧结，再按照该金属材料工艺进行常规后续处理，即制得多级孔金属。该种方法能有效地控制孔径大小、孔的布置、贯通性，制备的材料贯通性好，各级孔均各自相互贯通且各级孔相互间也彼此贯通，可用作生物材料、过滤材料等多种材料，能满足多种功能需求，制备方法简便、易于实现。

技术领域

本发明涉及一种多孔金属，具体涉及一种多级孔金属的制备方法。

背景技术

多孔金属是一种新型的功能复合材料，由于其多孔结构和金属材质，它具有质量轻、透气、吸声、隔热、减振、不燃烧、无污染、高比强度、可重复使用、易回收等多种优良性能，已成为有些特殊条件下无可替代的材料，其用途范围非常广泛，包括轻质结构材料、吸声材料、过滤材料、建筑装饰材料、热交换材料、生物医学材料等多个方面。目前制备多孔金属的传统方法主要有粉末冶金法、纤维烧结法、熔体发泡法、熔体吹气法、渗流铸造法、金属沉积法、中空球烧结法、自蔓延高温合成法、泡沫浸渍法等；以泡沫浸渍法为例，专利CN102451911 B一种医用金属植入材料多孔钽的制备方法公开的方法是：用淀粉为有机粘结剂与水为分散剂配制成的溶液和钽粉制成钽粉浆料，并浇注于有机泡沫体中，浸渍直至有机泡沫体孔隙注满钽粉浆料，然后干燥除去有机泡沫体中的分散剂，在惰性气体保护气氛下脱脂处理除去有机粘结剂和有机泡沫体，真空下烧结制得多孔烧结体，再真空下退火及常规后处理制得多孔钽。上述这些方法的主要缺陷是制备的材料孔结构单一，且难以准确控制孔径大小和连通性等，孔结构单一使得其不能满足多种功能需求，孔径大小和连通性难以准确控制将使材料不能充分、准确地完成所需功能。

近十年来，多孔材料中的一种新型材料——多级孔材料，由于其独特的性能，被大量的领域所关注，如生物技术，生物医药，催化，能源，光学，分离等领域，其制备和应用已经成为国际上一个十分活跃的前沿研究领域。在制备方法中，非金属多级孔材料研究较多，金属多级孔材料制备较为困难，研究很少。

王军在其学位论文“泡沫浸渍法制备多孔铌生物材料及其性能”中介绍了用有机泡沫浸渍法制备多孔铌生物材料。首先，配置聚乙烯醇溶液，采用聚氨酯有机泡沫作为模板来制备多孔铌坯体，然后，对多孔铌坯体进行烧结，尽管研究者并未意图要做出多级孔材料，但其声称获得了具有两类孔的多孔铌，第一类孔为300-500µm，该类孔互相连通，在第一类孔的腔壁上有大量的微孔，但是，这种制备方法得到的多孔材料中孔径大小不可控，孔的布置、连通性也不可控。

发明内容：

本发明的目的是提供一种有效可控的具有多级孔结构的多级孔金属的制备方法。

发明人认为，如果先制备出具有下一级孔的金属材料，再用其作为腔壁组成上一级孔，即可制备出具有两级孔的金属材料，依次类推，可制备出两级以上孔的金属材料。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种多级孔金属的制备方法，包括如下步骤：

（1）材料准备

选取粒径与待制多级孔金属的最小一级孔孔径相同或相当的聚苯乙烯小球，将其组装形成三维有序排列的胶体模板；制备金属纳米晶溶液，将金属纳米晶溶液引入聚苯乙烯小球制成的三维胶体模板中，将三维胶体模板/金属纳米晶溶液的混合物干燥，然后破碎为粒径是待制多级孔金属的最小一级孔孔径均值8-40倍的颗粒；

（2）将上述颗粒制成浆料，均匀地浸渍到具有比待制多级孔金属的最小一级孔大的上级孔的有机高分子材料支架上；