通過脫合金製備的納米多孔金屬在各種功能應用中受到廣泛關注。在脫合金期間，反應性元素被選擇性溶解，剩餘的反應性較低的元素自行組織成均勻的納米多孔結構。脫合金納米多孔結構代表了一種新型的自組織强而輕的資料。納米多孔金屬通常表現出高强度但熱穩定性差。由於大量過剩的表面能，納米多孔金屬（如金）即使在環境溫度下也易於粗化。如何降低納米多孔金屬的密度並提高其穩定性，成為發展輕質高强多功能納米多孔金屬材料的關鍵。
此外，鋁的反應性如此之高，以至於納米多孔鋁的合成通常涉及非水溶液，例如離子液體，其中脫合金很慢。用於合成納米多孔鋁的合適的前體合金也受到限制。現時，納米多孔Al只能從Mg-Al合金中脫合金，因為Mg是少數比Al反應性更强的元素之一，可以與Al形成合金形成前體合金。直接脫合金的Mg-Al合金可以生成結構非常精細的納米多孔鋁（韌帶尺寸為10到20 nm），但是由於鋁韌帶的快速氧化，它在大氣中可燃。
最近，金屬所金海軍團隊提出在金屬鋁中構築納米多孔結構，利用輕金屬鋁作為骨架降低納米多孔金屬密度，同時利用鋁表面自發形成的極薄氧化膜可抑制表面擴散，提高資料熱穩定性。最終研究人員將脫合金腐蝕與置換反應（GRR）相結合製備出了無裂紋的納米多孔鋁樣品，相關研究成果以“Light，strong，and stable nanoporous aluminum with native oxide shell”為題近日發表於Science Advances。論文連結：
https://advances.sciencemag.org/content/7/28/eabb9471
研究發現，納米多孔鋁對燒結或緻密化也很穩定，這通常通過晶界擴散進行，如壓實多晶粉末的燒結。儘管納米多孔鋁含有高密度的晶界，但在600°C下退火24小時後，樣品長度（和厚度）的變化非常小（2.5至3.0%）。納米多孔鋁的優异熱穩定性源於韌帶表面氧化鋁層的存在。由於氧化物殼佔據資料體積的很大一部分，並且天然氧化物層在其熱穩定性和機械響應中起著重要作用，脫合金腐蝕與置換反應（GRR）製備的納米多孔鋁樣品是納米多孔Al-Al2O3核殼複合材料。
圖1具有天然氧化物殼的納米多孔鋁的微觀結構和熱穩定性。
圖2納米多孔鋁的結構表徵。
GRR生成的納米多孔Al-Al2O3複合材料沒有裂紋，囙此適用於微壓縮和微拉伸測試。這些樣品在壓縮下是塑性的，對於所製備的納米多孔Al-Al2O3複合材料，屈服强度由0.5%塑性應變下的應力定義，約為73 MPa。退火樣品的屈服强度沒有降低，而是隨著退火溫度（Ta）的新增而新增。對於在400到600°C之間的溫度下退火的樣品，屈服强度新增到大約110 MPa。
圖3納米多孔Al-Al2O3複合材料的力學性能。
以前報導的納米多孔金屬的强度隨著密度的降低而下降得更快，與傳統泡沫金屬相比，强度並不高。這些納米多孔金屬中納米韌帶的高强度已被脫合金結構的低承載效率所抵消。而GRR製備的納米多孔Al-Al2O3複合材料的密度低於大多數以前的納米多孔金屬；相比之下，納米多孔Al-Al2O3是通過脫合金製備的最强的納米多孔資料之一，在拉伸和壓縮下，儘管其結構尺寸比大多數納米多孔金屬粗。納米多孔Al-Al2O3的强度也明顯高於由純鋁和鋁基複合材料組成的密度相似的傳統泡沫。囙此，納米多孔Al-Al2O3的比强度（强度密度比）高於以前的多孔金屬、多孔氧化鋁複合材料和納米多孔金屬。
圖4納米多孔鋁强度與密度關係
總的來說，GRR製備的納米多孔Al-Al2O3複合材料（或具有天然氧化物殼的納米多孔Al）比具有相似密度的常規多孔金屬和多孔Al-氧化物複合材料更强。納米多孔Al-Al2O3複合材料也比通過脫合金製備的大多數納米多孔金屬更輕、更堅固、更穩定。Al納米韌帶表面的天然氧化層是納米多孔Al-Al2O3複合材料具有優异熱穩定性的主要原因。氧化層、韌帶尺寸和拓撲結構的綜合影響是這種資料具有高强度（和高比强度）的原因。
預計輕質、堅固且穩定的納米多孔Al-Al2O3複合材料將用於多種功能應用，例如高溫电浆激元、微型熱交換器以及電池和其他電化學裝置的電極。現時的研究還表明，將結構尺寸細化到亞微米或納米尺度可能會大大提高多孔鋁或泡沫鋁在結構應用中的效能，因為結構細化不僅引入了尺寸效應，而且還放大了鈍化氧化物對强度的影響。現時，納米多孔鋁基樣品的厚度受到離子液體中GRR緩慢速率的限制。需要進一步的研究來開發更簡單、更有效和更具成本效益的路線來製造大規模、高品質和更具延展性的納米多孔鋁基資料，這對於實際應用至關重要。
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