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3. 发明专利

TWI325874B 奈米多孔燒結複合材料 NANOPOROUS SINTERED COMPOSITE MATERIALS 有权
简体标题：奈米多孔烧结复合材料 NANOPOROUS SINTERED COMPOSITE MATERIALS
公开(公告)号：TWI325874B
公开(公告)日：2010-06-11
申请号：TW092135226
申请日：2003-12-12
申请人：恩特葛瑞斯公司
发明人：羅伯特希勒 , 克里斯多夫洛曼
IPC分类号： C08K
CPC分类号： B01D71/022 , B01D39/2034 , B01D67/0041 , B01D69/12 , B01D2239/0258 , B01D2323/225 , B01D2325/022 , B01D2325/24 , B22F7/002 , C04B38/0096 , C04B2111/00793 , C04B2111/0081 , Y10S264/48 , Y10T428/12014 , Y10T428/12021 , Y10T428/12042 , Y10T428/12493 , Y10T428/12944 , Y10T428/249953 , Y10T428/2982 , C04B35/00 , C04B38/0038 , C04B38/007 , C04B41/5144
摘要：本發明有關一種多孔複合材料，其包含一多孔基材及一粉狀奈米粒子材料。該多孔基材係使得該粉狀奈米粒子材料滲透一部分該多孔基材；位於該多孔基材內部之粉狀奈米粒子材料可藉著熔合而燒結或黏合，以於該多孔基材之微孔內或表面上形成一多孔燒結奈米粒子材料。較佳，此種多孔複合材料於整體已燒結之奈米粒子材料中皆包括奈米級微孔。本發明亦有關一種製造該複合材料之方法及該複合材料使用於高表面積觸媒、感測器、填充床污染移除裝置中及其作為供流體使用之污染移除膜的方法。 The present invention is directed to porous composite materials comprised of a porous base material and a powdered nanoparticle material. The porous base material has the powdered nanoparticle material penetrating a portion of the porous base material; the powdered nanoparticle material within the porous base material may be sintered or interbonded by interfusion to form a porous sintered nanoparticle material within the pores and or on the surfaces of the porous base material. Preferably this porous composite material comprises nanometer sized pores throughout the sintered nanoparticle material. The present invention is also directed to methods of making such composite materials and using them for high surface area catalysts, sensors, in packed bed contaminant removal devices, and as contamination removal membranes for fluids. 【創作特點】本發明之具體實例係一種多孔複合材料，其包括一多孔基材及一粉狀奈米粒子材料。該多孔基材具有滲透該多孔基材之一部分的粉狀奈米粒子材料。滲透該多孔基材之粉狀奈米粒子材料可藉由熔合或燒結彼此黏合，以於該多孔基材之微孔內形成多孔燒結奈米粒子材料。此種燒結之多孔複合材料較佳係在所燒結之奈米粒子複合材料的整體厚度內皆包括有奈米及次奈米級微孔，容許流體流動穿過，且較佳係藉篩析自流體移除粒子。該多孔燒結奈米粒子材料之微孔小於基材，容許流體流動穿過該多孔燒結奈米粒子材料，且最大尺寸小於約5000奈米；以小於1000奈米為佳，小於200奈米更佳，而小於50奈米更佳。該多孔燒結複合材料可黏合於用以連接於流體流動回路之外殼，介於該外殼與該多孔燒結複合材料之間的黏合，在接合於該外殼的燒結多孔複合材料整體內部提供實質均勻之粒子保留性。
或該粉狀奈米粒子材料可滲透一部分基材，隨之累積於該多孔基材之一或多個表面上，以形成一層奈米粒子材料。燒結之後，形成燒結之多孔複合材料，其包括位於該基材微孔內之多孔燒結奈米粒子材料，及位於該多孔基材之一或多個表面上之燒結奈米粒子材料的多孔層。燒結奈米粒子材料之多孔層形成一連續結構，該多孔燒結奈米粒子材料係位於該基材之微孔內。該多孔複合材料之厚度係包括該多孔基材及一或多層燒結多孔奈米粒子材料層。位於基材微孔內之粉狀材料可燒結於該基材或僅自身燒結。位於該多孔基材之一或多個表面上的薄層中的粉狀奈米粒子可燒結於該基材上、燒結於兩者上、或僅燒結於該奈米粒子材料上。該燒結多孔複合材料以於整體燒結多孔奈米粒子材料內包括奈米及次奈米級微孔為佳。此種燒結多孔複合材料係於整體燒結奈米粒子複合材料內包括奈米及次奈米級微孔，使流體流動穿透，以有利地藉由篩析來去除流體之粒子或污染物。該燒結多孔複合材料亦可包括位於該材料微孔內之超臨界流體。該多孔燒結奈米粒子材料之微孔小於基材，使得流體可流動穿過該多孔燒結奈米粒子材料，其最大尺寸係小於約5000奈米；以小於1000奈米為佳，小於200奈米較佳，而小於50奈米更佳。該多孔複合材料可包括不同奈米粒子材料層，包括(但不限於)各種尺寸、形狀及組成。該多孔燒結複合材料可黏合於一外殼。介於該外殼與該多孔燒結複合材料之間的黏合，有助於保持該多孔燒結複合材料之完整性，且在接合於該外殼的燒結多孔複合材料整體內部提供實質均勻之粒子保留性。
構成該複合材料之粉狀奈米粒子材料可具有小於約1000奈米之直徑。如同該多孔基材，此等奈米粒子材料可為金屬、金屬合金、陶瓷、熱塑料、或此等材料之混合物。該起始奈米粒子應可滲透於該多孔基材內部，且可具有包括(但不限於)球形、樹枝狀體、纖維或此等粒子之混合物的形狀。較佳粉末奈米粒子材料係包括鎳或含有鎳之合金的樹枝狀體。
燒結多孔複合材料可製成電極元件、觸媒元件、或過濾元件。該元件可黏合於一外殼或其他適當結構，來保持該燒結多孔複合材料之完整性，提供機械支撐性，且使得該元件可連接於流體系統內。
本發明之一具體實例中，燒結多孔複合材料或其他過濾元件係焊接或固定於一外殼內，此外殼隨後裝入粉末組合物。該多孔燒結複合材料可黏合於該外殼，使得介於該外殼與該多孔燒結複合材料之間的黏合保持該多孔燒結複合材料的完整性，且在接合於該外殼的燒結多孔複合材料整體內部提供實質均勻之粒子保留性。該粉末可使用適當之技術分佈於位在該外殼內之過濾元件上，直至粉末之充填密度及質量足以移除所需流體內之粒子或其他污染物。各種床結構，包括(但不限於)分級粒徑床、擋板、及構成該床之不同粒子材料，皆可使用。
本發明另一具體實例係為一種製造多孔複合材料之方法。該複合材料係藉著使懸浮於流體介質中之奈米粒子材料源流入或流經一多孔基材，且將一部分奈米粒子材料粒子捕集於該多孔基材物件內。所捕集之奈米粒子材料及多孔基材物件可藉著熔合來燒結或黏合，以形成燒結之多孔複合材料。視其用途而定，可能期望使奈米粒子材料滲透且累積，以於該多孔基材物件之一或多個表面上成為一多孔層。當奈米粒子材料之累積層達到其所需重量或厚度時，奈米粒子材料粒子的流動停止。具有奈米粒子材料累積層之多孔基材進行燒結，以形成燒結多孔複合材料，其包括一層(以一薄層為佳)位於該多孔基材頂層之奈米粒子材料，此奈米材料材料滲透一部分基材，且形成在基材微孔內具有多孔燒結奈米粒子材料之連續結構。此種燒結多孔複合材料較佳係於整體燒結奈米粒子複合材料內包括奈米及次奈米級微孔，可使流體流動穿過，較利保留粒子且藉由篩析自流體移除粒子。
本發明另一具體實例係為一種製造多孔複合材料及過濾床之方法。該多孔複合材料可藉著使懸浮於流體介質中之奈米粒子材料來源流入或流經一多孔基材，將一部分奈米材料粒子捕集於該多孔基材物件內部而製得。所捕集之奈米粒子材料及多孔基材物件可進行燒結或藉熔合來黏合，以形成燒結多孔複合材料。視其用途而定，其可使該奈米粒子材料滲透且累積於該多孔基材物件之一或多個表面上。當奈米粒子材料之累積層達到所需重量或厚度時，停止奈米粒子材料粒子之流動，該元件可進行燒結。燒結多孔複合材料元件可黏合或焊接於一外殼內，以保持該多孔燒結複合材料之多孔性及完整性。隨之可於該過濾元件周圍放置微米或奈米級材料，以形成一填充床。各種床結構，包括(但不限於)分級粒徑床、擋板、及不同粒子材料，皆可使用。
另一具體實例中，本發明燒結多孔複合材料之特徵為使用約0.2微米直徑PSL珠粒試驗，於水中篩析時，具有至少約2之LRV，以4為佳。可具有於氮氣中之壓力係數低於約250(psi cm 2 )/slpm之特性，低於約125(psi cm 2 )/slpm較佳，而低於約30(psi cm 2 )/slpm更佳。該材料可承受跨經該燒結多孔複合材料膜大於60 psi之差別壓力，以大於約400 psi更佳。本發明燒結多孔複合材料對於約0.05微米直徑PLS珠粒試驗，以水篩析時以具有LRV至少約2之特性為佳，以4較佳。該材料可具有在氮氣中低於約250(psi cm 2 )/slpm之壓力系數，低於約125(psi cm 2 )/slpm較佳，而低於約30(psi cm 2 )/slpm更佳。該材料可承受跨經該多孔複合材料膜大於60 psi之差別壓力，以大於約800 psi更佳，該多孔基材係針對該多孔燒結奈米粒子材料提供支撐力。
該粉狀奈米粒子材料滲透至該多孔基材物件以形成多孔複合材料之深度，可藉由該流體介質流動穿透該多孔基材物件之速度，及該多孔基材之粒子捕集效率來控制。粉狀奈米粒子材料累積於該多孔基材內或該多孔基材表面上之量，可藉由該粒子於漿液中之濃度、流動穿透該多孔基材之總體積、流體本身之狀態(即氣體、液體或超臨界流體)及粒子的尺寸來控制。該奈米粒子可滲透該多孔基材自頂面以下直至該多孔基材物件之整體深度。
於一方法中，該多孔複合材料係藉著使未附聚粉狀奈米粒子材料來源流入或流穿該多孔基材而製得。此等立子至少一部分被捕集於微孔內、或捕集於微孔內及該基材之一或多個表面上。被捕集之粉狀奈米粒子材料及基材被燒結以形成燒結多孔複合材料。懸浮於流體中之粉狀奈米粒子材料可藉由霧化或製得粒子於流體中之漿液，而送入或流穿該多孔基材。或粉狀奈米粒子材料來源可等壓地壓入該多孔基材內。
所形成之燒結多孔複合材料可用以過濾流體，以移除流體之懸浮粒子或污染物。該燒結多孔複合材料亦可包括位於材料微孔內之超臨界流體。過濾該流體之方法係包括提供一燒結多孔複合物元件(其包括一多孔基材及一滲透該基材微孔之燒結多孔奈米粒子材料)，及於該基材之一或多個表面上形成一多孔層，使含有污染物(如粒子)之流體流穿該元件，以移除該流體中之一或多種粒子。該粒子以藉篩析過濾移除為佳。燒結多孔複合物元件可針對小粒子提供篩析過濾，且有助於過濾超臨界流體。該元件之多孔基材用以提供機械支撐，且使位於基材之一或多個表面上的燒結奈米粒子材料多孔層可承受超臨界流體系統之高壓。位於基材微孔內及基材表面頂上之燒結多孔奈米粒子材料可針對各種流體提供篩析過濾；超臨界流體之低黏度及表面張力可使跨經該過濾元件之壓力降減至最小。燒結多孔複合材料之高表面積可提供高粒子保留性及保留力、較低之壓力降、且可製得小型印跡組件(footprint components)。小直徑組件對於任何加壓流體系統皆具有機械優勢。此因當系統整體壓力增加時，組件之壁厚亦需增加來承受該壓力；此種情況增加材料成本及組件之尺寸。
該燒結多孔複合材料元件可藉由該燒結多孔奈米粒子材料對於流體之保留、化學鍵結、或催化作用，而用於移除氣體中如粒子或分子污染物的物質。燒結多孔複合物元件之相互作用可藉該流體中之污染物與此等高表面積材料之化學吸附或物理吸附來達成。自流體移除物質之方法係包括使含有該物質或分子污染物之流體流穿一燒結多孔複合材料元件，其中該燒結多孔複合材料元件係自流體移除該物質。該物質可藉粒子捕集、化學吸附、物理吸附或此等方法之組合而移除。該燒結多孔複合材料亦可包括位於該多孔燒結複合材料之微孔內的超臨界流體，且可用以移除流體中之污染物。
本發明另一具體實例係為一種每毫升含有少於50個粒子之超臨界充體，以每毫升少於5個粒子為佳，而該粒子尺寸係為0.2微米或較小，以0.05微米或較小較佳。使用約5公升以本發明燒結多孔複合材料或包括燒結多孔複合材料元件及材料填充床過濾之超臨界二氧化碳流體清洗的基材上，殘留之尺寸大於約0.2微米的粒子數目，在200毫米直徑基材上以低於約300個計數為佳，而於200毫米直徑基材上低於約100個計數更佳。
因為本發明多孔複合材料及燒結多孔複合材料具有小孔徑及高表面積，故其可針對超臨界流體之篩析過濾提供低壓力降及高粒子負荷能力。在燒結之前，此等多孔複合材料具有介於2至5米 2 /克或以上之範圍內的表面積；燒結後，該表面積係約1米 2 /克或以上。該多孔複合材料亦可針對氣體感測器提供改良之偵測極限，例如派立士特(Pellistors)，其可使用燒結複合多孔材料作為電極。該燒結多孔奈米粒子材料之高表面積，提供許多可供標的氣體進行催化分解的部位，針對熱感測器產生更多可偵測之熱。
本發明具體實例有利地不需使用黏合劑來形成燒結多孔複合材料，故可形成高純度薄膜、觸媒、及感測元件，而不需要燒掉此等黏合劑之殘留物。此外，可在單一沉積步驟中使用多孔基材將位於基材微孔內之多孔燒結奈米粒子材料形成為單一層，該多孔燒結奈米粒子材料與位於該基材之一或多個表面上之多孔燒結奈米粒子層形成一連續結構，具有互連之奈米及次奈米級微孔。
简体摘要：本发明有关一种多孔复合材料，其包含一多孔基材及一粉状奈米粒子材料。该多孔基材系使得该粉状奈米粒子材料渗透一部分该多孔基材；位于该多孔基材内部之粉状奈米粒子材料可借着熔合而烧结或黏合，以于该多孔基材之微孔内或表面上形成一多孔烧结奈米粒子材料。较佳，此种多孔复合材料于整体已烧结之奈米粒子材料中皆包括奈米级微孔。本发明亦有关一种制造该复合材料之方法及该复合材料使用于高表面积触媒、传感器、填充床污染移除设备中及其作为供流体使用之污染移除膜的方法。 The present invention is directed to porous composite materials comprised of a porous base material and a powdered nanoparticle material. The porous base material has the powdered nanoparticle material penetrating a portion of the porous base material; the powdered nanoparticle material within the porous base material may be sintered or interbonded by interfusion to form a porous sintered nanoparticle material within the pores and or on the surfaces of the porous base material. Preferably this porous composite material comprises nanometer sized pores throughout the sintered nanoparticle material. The present invention is also directed to methods of making such composite materials and using them for high surface area catalysts, sensors, in packed bed contaminant removal devices, and as contamination removal membranes for fluids. 【创作特点】本发明之具体实例系一种多孔复合材料，其包括一多孔基材及一粉状奈米粒子材料。该多孔基材具有渗透该多孔基材之一部分的粉状奈米粒子材料。渗透该多孔基材之粉状奈米粒子材料可借由熔合或烧结彼此黏合，以于该多孔基材之微孔内形成多孔烧结奈米粒子材料。此种烧结之多孔复合材料较佳系在所烧结之奈米粒子复合材料的整体厚度内皆包括有奈米及次奈米级微孔，容许流体流动穿过，且较佳系藉筛析自流体移除粒子。该多孔烧结奈米粒子材料之微孔小于基材，容许流体流动穿过该多孔烧结奈米粒子材料，且最大尺寸小于约5000奈米；以小于1000奈米为佳，小于200奈米更佳，而小于50奈米更佳。该多孔烧结复合材料可黏合于用以连接于流体流动回路之外壳，介于该外壳与该多孔烧结复合材料之间的黏合，在接合于该外壳的烧结多孔复合材料整体内部提供实质均匀之粒子保留性。或该粉状奈米粒子材料可渗透一部分基材，随之累积于该多孔基材之一或多个表面上，以形成一层奈米粒子材料。烧结之后，形成烧结之多孔复合材料，其包括位于该基材微孔内之多孔烧结奈米粒子材料，及位于该多孔基材之一或多个表面上之烧结奈米粒子材料的多孔层。烧结奈米粒子材料之多孔层形成一连续结构，该多孔烧结奈米粒子材料系位于该基材之微孔内。该多孔复合材料之厚度系包括该多孔基材及一或多层烧结多孔奈米粒子材料层。位于基材微孔内之粉状材料可烧结于该基材或仅自身烧结。位于该多孔基材之一或多个表面上的薄层中的粉状奈米粒子可烧结于该基材上、烧结于两者上、或仅烧结于该奈米粒子材料上。该烧结多孔复合材料以于整体烧结多孔奈米粒子材料内包括奈米及次奈米级微孔为佳。此种烧结多孔复合材料系于整体烧结奈米粒子复合材料内包括奈米及次奈米级微孔，使流体流动穿透，以有利地借由筛析来去除流体之粒子或污染物。该烧结多孔复合材料亦可包括位于该材料微孔内之超临界流体。该多孔烧结奈米粒子材料之微孔小于基材，使得流体可流动穿过该多孔烧结奈米粒子材料，其最大尺寸系小于约5000奈米；以小于1000奈米为佳，小于200奈米较佳，而小于50奈米更佳。该多孔复合材料可包括不同奈米粒子材料层，包括(但不限于)各种尺寸、形状及组成。该多孔烧结复合材料可黏合于一外壳。介于该外壳与该多孔烧结复合材料之间的黏合，有助于保持该多孔烧结复合材料之完整性，且在接合于该外壳的烧结多孔复合材料整体内部提供实质均匀之粒子保留性。构成该复合材料之粉状奈米粒子材料可具有小于约1000奈米之直径。如同该多孔基材，此等奈米粒子材料可为金属、金属合金、陶瓷、热塑料、或此等材料之混合物。该起始奈米粒子应可渗透于该多孔基材内部，且可具有包括(但不限于)球形、树枝状体、纤维或此等粒子之混合物的形状。较佳粉末奈米粒子材料系包括镍或含有镍之合金的树枝状体。烧结多孔复合材料可制成电极组件、触媒组件、或过滤组件。该组件可黏合于一外壳或其他适当结构，来保持该烧结多孔复合材料之完整性，提供机械支撑性，且使得该组件可连接于流体系统内。本发明之一具体实例中，烧结多孔复合材料或其他过滤组件系焊接或固定于一外壳内，此外壳随后装入粉末组合物。该多孔烧结复合材料可黏合于该外壳，使得介于该外壳与该多孔烧结复合材料之间的黏合保持该多孔烧结复合材料的完整性，且在接合于该外壳的烧结多孔复合材料整体内部提供实质均匀之粒子保留性。该粉末可使用适当之技术分布于位在该外壳内之过滤组件上，直至粉末之充填密度及质量足以移除所需流体内之粒子或其他污染物。各种床结构，包括(但不限于)分级粒径床、挡板、及构成该床之不同粒子材料，皆可使用。本发明另一具体实例系为一种制造多孔复合材料之方法。该复合材料系借着使悬浮于流体介质中之奈米粒子材料源流入或流经一多孔基材，且将一部分奈米粒子材料粒子捕集于该多孔基材对象内。所捕集之奈米粒子材料及多孔基材对象可借着熔合来烧结或黏合，以形成烧结之多孔复合材料。视其用途而定，可能期望使奈米粒子材料渗透且累积，以于该多孔基材对象之一或多个表面上成为一多孔层。当奈米粒子材料之累积层达到其所需重量或厚度时，奈米粒子材料粒子的流动停止。具有奈米粒子材料累积层之多孔基材进行烧结，以形成烧结多孔复合材料，其包括一层(以一薄层为佳)位于该多孔基材顶层之奈米粒子材料，此奈米材料材料渗透一部分基材，且形成在基材微孔内具有多孔烧结奈米粒子材料之连续结构。此种烧结多孔复合材料较佳系于整体烧结奈米粒子复合材料内包括奈米及次奈米级微孔，可使流体流动穿过，较利保留粒子且借由筛析自流体移除粒子。本发明另一具体实例系为一种制造多孔复合材料及过滤床之方法。该多孔复合材料可借着使悬浮于流体介质中之奈米粒子材料来源流入或流经一多孔基材，将一部分奈米材料粒子捕集于该多孔基材对象内部而制得。所捕集之奈米粒子材料及多孔基材对象可进行烧结或藉熔合来黏合，以形成烧结多孔复合材料。视其用途而定，其可使该奈米粒子材料渗透且累积于该多孔基材对象之一或多个表面上。当奈米粒子材料之累积层达到所需重量或厚度时，停止奈米粒子材料粒子之流动，该组件可进行烧结。烧结多孔复合材料组件可黏合或焊接于一外壳内，以保持该多孔烧结复合材料之多孔性及完整性。随之可于该过滤组件周围放置微米或奈米级材料，以形成一填充床。各种床结构，包括(但不限于)分级粒径床、挡板、及不同粒子材料，皆可使用。另一具体实例中，本发明烧结多孔复合材料之特征为使用约0.2微米直径PSL珠粒试验，于水中筛析时，具有至少约2之LRV，以4为佳。可具有于氮气中之压力系数低于约250(psi cm 2 )/slpm之特性，低于约125(psi cm 2 )/slpm较佳，而低于约30(psi cm 2 )/slpm更佳。该材料可承受跨经该烧结多孔复合材料膜大于60 psi之差别压力，以大于约400 psi更佳。本发明烧结多孔复合材料对于约0.05微米直径PLS珠粒试验，以水筛析时以具有LRV至少约2之特性为佳，以4较佳。该材料可具有在氮气中低于约250(psi cm 2 )/slpm之压力系数，低于约125(psi cm 2 )/slpm较佳，而低于约30(psi cm 2 )/slpm更佳。该材料可承受跨经该多孔复合材料膜大于60 psi之差别压力，以大于约800 psi更佳，该多孔基材系针对该多孔烧结奈米粒子材料提供支撑力。该粉状奈米粒子材料渗透至该多孔基材对象以形成多孔复合材料之深度，可借由该流体介质流动穿透该多孔基材对象之速度，及该多孔基材之粒子捕集效率来控制。粉状奈米粒子材料累积于该多孔基材内或该多孔基材表面上之量，可借由该粒子于浆液中之浓度、流动穿透该多孔基材之总体积、流体本身之状态(即气体、液体或超临界流体)及粒子的尺寸来控制。该奈米粒子可渗透该多孔基材自顶面以下直至该多孔基材对象之整体深度。于一方法中，该多孔复合材料系借着使未附聚粉状奈米粒子材料来源流入或流穿该多孔基材而制得。此等立子至少一部分被捕集于微孔内、或捕集于微孔内及该基材之一或多个表面上。被捕集之粉状奈米粒子材料及基材被烧结以形成烧结多孔复合材料。悬浮于流体中之粉状奈米粒子材料可借由雾化或制得粒子于流体中之浆液，而送入或流穿该多孔基材。或粉状奈米粒子材料来源可等压地压入该多孔基材内。所形成之烧结多孔复合材料可用以过滤流体，以移除流体之悬浮粒子或污染物。该烧结多孔复合材料亦可包括位于材料微孔内之超临界流体。过滤该流体之方法系包括提供一烧结多孔复合物组件(其包括一多孔基材及一渗透该基材微孔之烧结多孔奈米粒子材料)，及于该基材之一或多个表面上形成一多孔层，使含有污染物(如粒子)之流体流穿该组件，以移除该流体中之一或多种粒子。该粒子以藉筛析过滤移除为佳。烧结多孔复合物组件可针对小粒子提供筛析过滤，且有助于过滤超临界流体。该组件之多孔基材用以提供机械支撑，且使位于基材之一或多个表面上的烧结奈米粒子材料多孔层可承受超临界流体系统之高压。位于基材微孔内及基材表面顶上之烧结多孔奈米粒子材料可针对各种流体提供筛析过滤；超临界流体之低黏度及表面张力可使跨经该过滤组件之压力降减至最小。烧结多孔复合材料之高表面积可提供高粒子保留性及保留力、较低之压力降、且可制得小型印迹组件(footprint components)。小直径组件对于任何加压流体系统皆具有机械优势。此因当系统整体压力增加时，组件之壁厚亦需增加来承受该压力；此种情况增加材料成本及组件之尺寸。该烧结多孔复合材料组件可借由该烧结多孔奈米粒子材料对于流体之保留、化学键结、或催化作用，而用于移除气体中如粒子或分子污染物的物质。烧结多孔复合物组件之相互作用可藉该流体中之污染物与此等高表面积材料之化学吸附或物理吸附来达成。自流体移除物质之方法系包括使含有该物质或分子污染物之流体流穿一烧结多孔复合材料组件，其中该烧结多孔复合材料组件系自流体移除该物质。该物质可藉粒子捕集、化学吸附、物理吸附或此等方法之组合而移除。该烧结多孔复合材料亦可包括位于该多孔烧结复合材料之微孔内的超临界流体，且可用以移除流体中之污染物。本发明另一具体实例系为一种每毫升含有少于50个粒子之超临界充体，以每毫升少于5个粒子为佳，而该粒子尺寸系为0.2微米或较小，以0.05微米或较小较佳。使用约5公升以本发明烧结多孔复合材料或包括烧结多孔复合材料组件及材料填充床过滤之超临界二氧化碳流体清洗的基材上，残留之尺寸大于约0.2微米的粒子数目，在200毫米直径基材上以低于约300个计数为佳，而于200毫米直径基材上低于约100个计数更佳。因为本发明多孔复合材料及烧结多孔复合材料具有小孔径及高表面积，故其可针对超临界流体之筛析过滤提供低压力降及高粒子负荷能力。在烧结之前，此等多孔复合材料具有介于2至5米 2 /克或以上之范围内的表面积；烧结后，该表面积系约1米 2 /克或以上。该多孔复合材料亦可针对气体传感器提供改良之侦测极限，例如派立士特(Pellistors)，其可使用烧结复合多孔材料作为电极。该烧结多孔奈米粒子材料之高表面积，提供许多可供标的气体进行催化分解的部位，针对热传感器产生更多可侦测之热。本发明具体实例有利地不需使用黏合剂来形成烧结多孔复合材料，故可形成高纯度薄膜、触媒、及传感组件，而不需要烧掉此等黏合剂之残留物。此外，可在单一沉积步骤中使用多孔基材将位于基材微孔内之多孔烧结奈米粒子材料形成为单一层，该多孔烧结奈米粒子材料与位于该基材之一或多个表面上之多孔烧结奈米粒子层形成一连续结构，具有互连之奈米及次奈米级微孔。

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