冷冻干燥法制备超低密度金属泡沫
低密度材料广泛应用于催化剂、电子产品、能源生产和储存、热交换和结构材料等领域。金属和金属氧化物泡沫材料具有高的导电率和导热率，良好的结构强度和热稳定性，高比表面积。它们特别适用于有机化学合成、污染控制、储氢、燃料电池和电池。但传统工艺制备的泡沫金属易受污染，结晶度不好，降低了其性能。另外，传统方法难以控制泡沫金属的密度，影响泡沫金属的应用。
近，加州大学戴维斯分校的研究人员发表了一份研究报告，报告了一种生产超低密度纳米钯泡沫的简单方法。利用冷冻蒸发技术可以制备出高密度的超低密度钯纳米线泡沫材料，具有优异的负载和吸附性能，有望推动储氢技术的发展。相关研究成果发表在《材料化学》杂志上。（“可调低密度铝纳米线泡沫”）
金属纳米材料的研究始于20多年前。它具有天然骨、软木等非常细小的孔隙，结构坚固，重量轻，具有很大的应用潜力。钯和其他金属纳米材料还可以快速储存和释放氢，使其成为氢燃料电池的理想材料。
“然而，这些纳米材料在应用前必须克服一些困难，”加州大学戴维斯信息与科学学院的物理学教授KaiLiu说工业规模使用金属泡沫必须解决制造条件苛刻、结晶性差和污染等问题”，此外，刘教授还表示，不降低泡沫的稳定性，很难实现超低密度泡沫。
与传统的金属泡沫制造技术可能需要高温、高压和可控的化学环境不同，该研究团队采用的是非常适合工业应用的湿化学合成技术，也很容易推广到其他类型的轻质金属泡沫。
研究人员认为，这项研究为刺激新材料的探索开辟了一个新的平台。新技术使用钯纳米线作为构建块。首先将纳米线放入水中，然后通过超声振动将其混合成浆料。然后，将浆料快速浸入液氮中以固定纳米线。将冷冻的纳米线混合物置于真空中，直到冰完全蒸发，留下纯钯纳米线泡沫。
研究团队发现，钯纳米泡沫的密度仅为块状钯密度的1/1000，可以根据不同的用途进行调整。研究人员还研究了钯纳米泡沫材料的储氢性能，发现其具有优异的负载能力和吸氢速率。此外，纳米泡沫具有良好的热力学稳定性。
本研究采用的冷冻真空蒸发技术简单，不需要复杂的设备和苛刻的原料及工艺条件。它能快速实现大规模应用，理论上也可用于其它金属。利用该技术制备的泡沫材料具有较大的比表面积，具有良好的储氢性能，在对比表面积要求较高的催化和生物医学应用中也具有良好的应用效果。
