金屬鋁作為21世紀“可能最重要的金屬”，早已得到了廣泛的應用，并且經(jīng)過多年的發(fā)展，鋁已經(jīng)能夠以多種方式呈現(xiàn)，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(shù)個氣泡的輕質(zhì)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(jīng)過發(fā)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獲得了世界上第一個有關泡沫鋁的專利，并在3年后由Elliot成功生產(chǎn)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(fā)中心。1991年日本九州工業(yè)金屬研究所成功研發(fā)出工業(yè)化泡沫鋁的生產(chǎn)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(jīng)生產(chǎn)出具有多種用途的泡沫鋁材和泡沫鋁零件，并已經(jīng)在工業(yè)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(fā)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.優(yōu)秀的聲學性能。在閉孔狀態(tài)下，當聲波頻率在800-4000赫茲之間時，泡沫鋁的隔音系數(shù)可達到0.9以上。在微通孔和通孔狀態(tài)下，當聲波頻率在125-4000赫茲之間時，泡沫鋁的吸聲系數(shù)可以達到0.8，其倍頻程平均吸聲系數(shù)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(shù)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(yōu)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(jīng)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(zhì)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(tài)鋁產(chǎn)生泡沫結構，可在鋁液中直接發(fā)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(tài)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?lián)結，鋁始終保持在固態(tài)，所以此法生產(chǎn)的泡沫鋁多數(shù)具有通孔結構。
3.電沉積法。主要以泡沫塑料為基底，經(jīng)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(yōu)于鑄造法生產(chǎn)的泡沫鋁。
由于泡沫鋁集多種優(yōu)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(yōu)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(zhì)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(yōu)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(zhì)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(yōu)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(yōu)勢巨大，在以后的發(fā)展中極有可能取代蜂窩結構材料。
3.建筑工業(yè)。現(xiàn)代建筑追求節(jié)能環(huán)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(yōu)勢，阻燃效果十分理想。因而可以廣泛應用于電梯內(nèi)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(xiàn)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(jīng)率先在一些發(fā)達國家得以應用。
目前，泡沫鋁行業(yè)正在國內(nèi)外蓬勃發(fā)展，但是在發(fā)展的過程中仿佛遇到了瓶頸。目前制作發(fā)泡鋁的發(fā)泡劑不但發(fā)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(yè)的發(fā)展。因此能否制成效果優(yōu)異且成本合理的發(fā)泡劑，將會決定泡沫鋁材料的成敗。
世界上主要的發(fā)達國家已經(jīng)成功將泡沫鋁應用到建筑、交通運輸、機械、電子等行業(yè)。早在2008年國外泡沫鋁市場產(chǎn)量就已達到了217.3萬噸，而且隨著行業(yè)的逐步發(fā)展，需求滿足率正在慢慢走低，說明目前的產(chǎn)量已經(jīng)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(nèi)市場。我國對泡沫鋁的需求主要為交通運輸、軍工、工業(yè)用材、建筑業(yè)等行業(yè)。近年來，我國的高鐵和建筑業(yè)發(fā)展迅速，幾年內(nèi)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(fā)展起來，前途將是無可限量的。
