多孔材料是结构内部含有空隙或孔隙的固体。这些空间可以是孤立的孔腔，也可以是相互连通的通道，其中可能含有气体或液体。岩石等天然物质，以及泡沫、陶瓷、活性炭和晶态框架等人工材料，都可能具有多孔结构。多孔材料并非单一的化学类别，而是以一种结构特征来定义的；这种特征会影响流体能否进入材料内部、表面相互作用以及力学行为。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
孔隙结构与分类
孔隙率是孔隙体积占材料总体积的比例，通常以百分比表示。它不同于孔径，后者描述的是单个孔隙的尺寸。孔隙率相近的材料，其孔隙形状、孔径分布和传输性质仍可能不同。孔隙可以位于颗粒之间，也可以存在于连续的固体骨架内部。(pubs.usgs.gov)
开孔与外界相通，闭孔则封闭在固体内部。开孔可以形成连续的通路，也可以终止于盲端。连通性决定流体能否穿过试样，而不只是进入其中的某些孔腔。因此，如果孔隙连通性较差，即使岩石的孔隙率很高，其渗透率也可能很低；这一区别是研究地下水的基础。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
在广泛采用的国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）分类中，微孔的宽度不超过约2纳米，介孔的宽度约为2至50纳米，大孔的宽度则超过约50纳米。这些类别描述的是孔隙尺寸，而非试样的整体大小。一种材料可以同时具有多个孔径类别。这类分级孔隙体系将小孔腔与较大的进出通道结合起来，有望兼顾内表面积与传输效率。(pubs.rsc.org)
主要材料类别
多孔材料涵盖无机、有机、金属及杂化固体。活性炭具有广大的内表面，其孔径通常呈一定分布。沸石是具有分子尺度通道和孔腔的晶态框架材料。其组成和孔隙结构使其适用于吸附、离子交换及催化等用途。介孔二氧化硅和其他多孔氧化物则提供了更多类型的无机结构。(pubs.rsc.org)
金属有机框架由含金属组分与有机连接体结合而成，共价有机框架则由通过共价键连接的有机构筑单元组成。它们的结构可以通过网状化学进行设计，从而系统地调节孔隙几何形态和化学功能。并非所有框架在去除合成所用的溶剂后，都能保留可供分子进入的孔隙；结构稳定性和活化条件仍然十分重要。(advanced.onlinelibrary.wiley.com)
多孔聚合物包括泡孔结构的泡沫、膜以及孔隙互连的支架。金属泡沫和海绵状金属则将多孔材料的概念拓展到了导电固体。它们的性能取决于组成、宏观形状和孔隙结构的共同作用，而非仅由孔隙体积分数决定。气凝胶是另一类多孔材料，包括二氧化硅气凝胶，以低热导率著称。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
表面相互作用与传输
细小的孔隙可以产生很大的比表面积，即单位质量材料中可接触到的表面积。这有利于吸附，也就是分子在固体表面富集的过程。吸附容量和选择性同时取决于孔隙结构与表面化学性质：表面积大，本身并不能保证对某种特定物质具有很强的吸附能力或较高的吸附选择性。(annualreviews.org)
狭窄的孔口可能允许某些分子进入，同时将其他分子排除在外，从而产生分子筛效应。纳米孔内的流体也可能表现出不同于体相流体的行为，因为来自相对孔壁的相互作用会相互叠加，而限域作用会改变吸附和相行为。在较大的连通孔隙网络中，传输取决于孔隙尺寸、狭窄部位和连通性。因此，总孔体积与可进入孔体积未必相等。(annualreviews.org)
制备与加工
制造方法可以在固体形成过程中产生孔隙，也可以通过后续处理造孔。气体发泡是在材料中引入气泡。可去除的颗粒、液滴或其他模板可以限定空间，待模板去除后，这些空间便保留下来。相分离和冷冻干燥也是造孔途径，尤其适用于聚合物及其复合材料。所选方法会影响孔径、形貌和孔隙之间的连通性。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
多孔金属可以通过模板法、粉末加工工艺或脱合金制备；脱合金是指选择性地去除合金中的某一组分。3D打印可以将多孔固体制成具有预设通道和外部几何形状的结构化物体。打印形成的通道与材料本征的分子尺度孔隙处于不同的结构层级，可以共存于同一物体中。(pubs.rsc.org)
表征
气体吸附测量是纳米孔分析的核心方法。吸附等温线记录恒温条件下吸附量随气体压力的变化。布鲁瑙尔–埃米特–特勒法用于估算表面积，适当的吸附模型则可用于得到孔径分布。结果取决于探针气体、样品制备和模型假设；不恰当的分析可能给出具有误导性的表面积或孔径分布。(sol.rutgers.edu)
当材料中存在较大的孔隙时，压汞法可作为吸附法的补充。电子显微镜和X射线计算机断层成像等成像方法能够揭示孔隙形貌与连通性的某些特征。衍射和散射技术则用于表征框架结构及其变化。没有任何一种技术能够全面描述所有尺度的孔隙，因此往往需要采用互补的测量方法。(annualreviews.org)
应用与设计限制
多孔固体可用作吸附剂、分离介质，以及催化过程中的载体或活性材料。它们在气体储存、电化学器件和碳捕集方面的应用也正在受到研究。结构化多孔部件可以在控制压降及传热或传质的同时，使流体更容易接触活性表面。二氧化硅气凝胶因热导率低而被用于隔热技术的开发。(pubs.rsc.org)
要获得实用的性能，需要在孔隙率与机械强度、化学稳定性、可制造性及再生要求之间取得平衡。提高孔隙体积分数可能削弱固体骨架，而成型或加工也可能改变可进入的孔隙。因此，针对特定应用的设计应考虑完整的孔隙网络和运行环境，而不只是追求尽可能大的表面积。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)