中国报告大厅网讯，在材料科学领域不断发展的当下，不锈钢凭借其优异的强度、延展性和耐腐蚀性，始终占据着重要地位。随着科技的进步，对不锈钢行业材料性能的要求日益提高，纳米多孔不锈钢材料因其独特的结构和性能，成为研究热点。其在多个领域展现出巨大的应用潜力，制备技术的研究也不断取得新进展。以下是2025年不锈钢行业趋势分析。
烧结是制备金属多孔材料的传统方式，在不锈钢纳米多孔材料制备中也发挥着重要作用。其主要流程是将合适大小的不锈钢粉末与成孔剂(多为高分子量聚合物)混合，经模具压制成型后，通过浸渍、烧结(如激光烧结)去除成孔剂，最后在保护气体或真空环境下再次烧结，从而制得孔隙率通常在 40% - 60% 的不锈钢多孔材料。近年来，该技术朝着更精细、纳米级结构发展。
《2025-2030年全球及中国不锈钢行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，基于粉末烧结法，有研究以气体雾化奥氏体 316L 不锈钢粉末为原料，采用浆料铸造制备多孔不锈钢过滤材料，制得的材料开孔率为 38.05%，孔径分布在 1 - 65μm，平均孔径 5.78μm，但此方法制备的材料孔形状和分布不规则。固气共晶凝固法可制备内部孔隙形状规则、分布规律性强的各向异性多孔不锈钢，如在氢气和惰性气体加压混合物下，通过连续区域熔化技术，在 304L 不锈钢上可制备最大孔隙率为 60% 的树枝状多孔不锈钢，不过其孔径约为数百微米。
激光烧结(SLS)技术可使不锈钢多孔结构的孔径进一步缩小，在一定工艺条件下，能呈现树枝状多孔结构，孔分布均匀，孔径分布范围窄。例如，有研究使用 SLS 技术生产的 316L 不锈钢树枝状多孔材料，孔长范围 6 - 10μm，孔径分布在 2 - 4μm，平均孔隙率约 60% 。然而，SLS 技术制备的孔径仍在微米级。为实现纳米级多孔结构，常将不锈钢与陶瓷膜结合制备不锈钢 - 陶瓷复合梯度纳米级多孔膜。
常用的不锈钢陶瓷复合膜包括 TiO₂、Al₂O₃、SiO₂和 ZrO₂膜。以 TiO₂膜为例，使用 TiO₂的不锈钢结合陶瓷多孔膜烧结温度约 950℃，通过丝网印刷可提高生坯密度，湿粉末喷涂在功能层与基材粘附方面更具优势，还有研究通过溶胶 - 凝胶法制备的 TiO₂薄膜最小孔径达到 80nm。Al₂O₃金属陶瓷膜制备温度相对较高，在不同温度下烧结，可得到不同平均孔径的膜，在不锈钢多孔基材表面引入不锈钢细粉过渡层，能提高膜的附着力 。SiO₂膜常用于分子筛，相关研究通过特定工艺制备的二氧化硅 - 不锈钢复合膜在气体分离中表现出色 。在 ZrO₂不锈钢复合膜研究中，也取得了不同程度的成果，如制备出特定孔径和厚度的分离膜。
脱合金法是制备纳米多孔不锈钢的重要方法，主要包括水溶液脱合金(ASD)、金属剂脱合金和气相脱合金(VPD)。ASD 分为化学脱合金和电化学脱合金，在强酸 / 碱环境中，金属合金表面发生氧化还原反应，使金属原子局部氧化成金属离子并释放到脱合金介质中，但非贵金属在水溶液中不稳定，该方法存在一定局限性。使用金属试剂脱合金时，根据金属溶剂状态分为液态金属脱合金(LMD)或固态界面脱合金(SSID)，目前制备纳米多孔不锈钢结构主要采用 LMD 和 VPD。
LMD 法利用合金成分熔点差异，将合金浸入液态金属浴提取牺牲相，反应由基质合金和溶剂之间的焓差驱动。例如，有研究在高纯氦气环境中，将 Fe - Cr - Ni 合金浸入镁金属熔体去除 Ni，得到连接的海绵状多孔 Fe - Cr 相，实验发现前驱体中镍含量和脱合金时间会影响孔径和孔径分布 。还有研究使用镍基合金在镁金属溶液中制备多孔不锈钢，平均孔径为(500±100)nm。不过，LMD 法存在高温下原子表面扩散增加、产生化学废物等问题，且难熔金属的高熔点也带来挑战。
VPD 法基于升华和 Kirkendall 效应，前驱体合金需含有高蒸气压金属元素。研究发现，利用特定合金中金属元素的饱和蒸气压差，可成功制备多孔不锈钢，如以高锰 316L - 50Mn 合金为基体合金，制备出具有 3D 连续多孔结构、平均孔径为 1 - 2μm 的多孔不锈钢 。还有研究通过磁控溅射制备前驱体不锈钢镁薄膜，经不同温度和时间的脱合金处理，发现可定制纳米结构，以适应不同应用需求。
阳极氧化法是基于阳极溶解过程的精密加工技术，广泛应用于多孔金属制备，在不锈钢纳米孔阵列制备中效果显著。基于阳极氧化形成的不锈钢纳米孔阵列，具有独特化学成分和高度有序结构，在电、催化活性和生物相容性等方面表现优异。例如，以 304 不锈钢为例，其阳极氧化氧化层主要成分是氧化铁和氧化铬，相关研究使用 304 不锈钢制备的高性能活性电极超级电容器，在特定电流密度下比电容达到 125.6mF/cm²，且经过多次充放电循环后电容保持率较高 。同时，不锈钢阳极氧化阵列在催化领域和医学应用中也极具前景。
在阳极氧化过程中，多个因素会影响不锈钢纳米孔的形态参数。电压方面，研究表明，在特定电压区间，不锈钢表面才能形成多孔结构，且孔径、孔深、孔间距与电压存在线性关系，探索合适的阳极氧化条件以控制纳米结构参数是研究重点 。电解质方面，不同有机电解质溶剂会影响阳极氧化的电压上限和纳米孔结构，如乙二醇、二甘醇、甘油等溶剂在实验中表现出不同的最大电压极限和纳米孔形态 ;电解质中水的含量也会对实验结果产生影响，适量的水可促进自组织孔的形成，且影响阳极氧化程度和孔径大小 ;电解液浓度同样是调节不锈钢形态的重要参数，不同浓度的电解液可制备出不同孔径的不锈钢纳米结构 。电解温度方面，较低温度有利于形成有序、较小的纳米级孔，温度升高会使电化学反应加剧，纳米孔形态变得不规则和无序 。
纳米结构多孔不锈钢凭借其自身优异品质和纳米精细结构带来的独特效应，在众多领域前景广阔。目前，其主要制备方法包括烧结法、脱合金法和阳极氧化法。烧结法通过与陶瓷膜结合可实现纳米级多孔结构;脱合金法中的 LMD 和 VPD 法可制备不同特点的纳米多孔不锈钢;阳极氧化法能制备高度有序的纳米孔，且各影响因素对其结构调控至关重要。未来，不锈钢行业纳米孔的研究将聚焦于更先进的制造技术，致力于开发更简单、成本效益更高的制备工艺，以实现更均匀、更小孔径的结构，进一步增强其在各领域的应用效果。
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