低密度材料廣泛應(yīng)用于催化劑、電子產(chǎn)品、能源生產(chǎn)和儲(chǔ)存、熱交換和結(jié)構(gòu)材料等領(lǐng)域。金屬和金屬氧化物泡沫材料具有高的導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率，良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，高比表面積。它們特別適用于有機(jī)化學(xué)合成、污染控制、儲(chǔ)氫、燃料電池和電池。但傳統(tǒng)工藝制備的泡沫金屬易受污染，結(jié)晶度不好，降低了其性能。另外，傳統(tǒng)方法難以控制泡沫金屬的密度，影響泡沫金屬的應(yīng)用。

近，加州大學(xué)戴維斯分校的研究人員發(fā)表了一份研究報(bào)告，報(bào)告了一種生產(chǎn)超低密度納米鈀泡沫的簡(jiǎn)單方法。利用冷凍蒸發(fā)技術(shù)可以制備出高密度的超低密度鈀納米線泡沫材料，具有優(yōu)異的負(fù)載和吸附性能，有望推動(dòng)儲(chǔ)氫技術(shù)的發(fā)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在《材料化學(xué)》雜志上。（“可調(diào)低密度鋁納米線泡沫”）

金屬納米材料的研究始于20多年前。它具有天然骨、軟木等非常細(xì)小的孔隙，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，重量輕，具有很大的應(yīng)用潛力。鈀和其他金屬納米材料還可以快速儲(chǔ)存和釋放氫，使其成為氫燃料電池的理想材料。

“然而，這些納米材料在應(yīng)用前必須克服一些困難，”加州大學(xué)戴維斯信息與科學(xué)學(xué)院的物理學(xué)教授KaiLiu說工業(yè)規(guī)模使用金屬泡沫必須解決制造條件苛刻、結(jié)晶性差和污染等問題”，此外，劉教授還表示，不降低泡沫的穩(wěn)定性，很難實(shí)現(xiàn)超低密度泡沫。

與傳統(tǒng)的金屬泡沫制造技術(shù)可能需要高溫、高壓和可控的化學(xué)環(huán)境不同，該研究團(tuán)隊(duì)采用的是非常適合工業(yè)應(yīng)用的濕化學(xué)合成技術(shù)，也很容易推廣到其他類型的輕質(zhì)金屬泡沫。

研究人員認(rèn)為，這項(xiàng)研究為刺激新材料的探索開辟了一個(gè)新的平臺(tái)。新技術(shù)使用鈀納米線作為構(gòu)建塊。首先將納米線放入水中，然后通過超聲振動(dòng)將其混合成漿料。然后，將漿料快速浸入液氮中以固定納米線。將冷凍的納米線混合物置于真空中，直到冰完全蒸發(fā)，留下純鈀納米線泡沫。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，鈀納米泡沫的密度僅為塊狀鈀密度的1/1000，可以根據(jù)不同的用途進(jìn)行調(diào)整。研究人員還研究了鈀納米泡沫材料的儲(chǔ)氫性能，發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)異的負(fù)載能力和吸氫速率。此外，納米泡沫具有良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性。

本研究采用的冷凍真空蒸發(fā)技術(shù)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的設(shè)備和苛刻的原料及工藝條件。它能快速實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，理論上也可用于其它金屬。利用該技術(shù)制備的泡沫材料具有較大的比表面積，具有良好的儲(chǔ)氫性能，在對(duì)比表面積要求較高的催化和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中也具有良好的應(yīng)用效果。