1. Шта је метална пена и алуминијумска пена
Током историје, откриће пенастог метала представља важну прекретницу у револуцији читаве области инжењерства материјала. Метална пена је материјал састављен од металне структуре која има велики број пора и дуж структуре је испуњена гасом [2]. Поре ових металних пена могу бити међусобно повезане или запечаћене, и називају се пена са отвореним ћелијама и пена са затвореним ћелијама, респективно, као што је приказано на слици 2(а)(б) [3]. Међу њима, алуминијумски пјенасти материјал је тренутно најперспективнији пјенасти метал, због своје високе порозности, мале густине, мале тежине, велике чврстоће, добре компресије, јаке апсорпције удара, добрих перформанси апсорпције звука и добрих перформанси електромагнетне заштите. Одличне перформансе, стога познате као „метална звезда“ [4], које се широко користе у другим методама обраде у областима ваздухопловног инжењерства, производње и физичких наука.
Слика 2. Структурне карактеристике пенастог алуминијума: (а) алуминијумска пена са отвореним ћелијама; (Б) Алуминијумска пена са затвореним ћелијама [3]
2. Откриће пенушавог алуминијума
Током историје, материјали као што су кост, дрво и пловућац су се дуго користили. Многи истраживачи предвиђају да је корисност ових материјала промовисала производњу материјала које је направио човек као што је метална пена. Иако је већина технологија за пенушање које се тренутно користи предложена од 1950-их, студије су показале да се откриће пенушавог алуминијума може пратити до 1926. године, када је Ма Де Меллер први пут споменула пењење метала у француском патенту. Мелер је једном сугерисао да се процес пене метала може постићи увођењем инертног гаса у растопљени метал, или коришћењем агенса за пењење као што је карбонат у растопљеном металу. Иако је ово само патент заснован на идеји, он поставља основу за следеће кораке потребне у развоју алуминијумске пене. Џон Ц. Елиот је даље развио ову идеју 20 година касније, дизајнирајући ажурирану верзију Мелеровог патента и уводећи прву доступну алуминијумску пену, што је заузврат допринело комерцијализацији материјала у Јапану 1990-их. Ослобађање је поставило темеље [5].
3. Перформансе и примена пенастог алуминијума
Пенасти алуминијум је метал високе порозности и порозне структуре, у коме затворене поре чине око три четвртине укупне запремине металног материјала, чинећи материјал веома лаганим [7]. Поред наведених карактеристика, алуминијум пенасти такође има импресивне карактеристике апсорпције енергије и високу компресибилност [7]. Што се тиче густине, истраживачи су открили да је густина већине узорака од алуминијумске пене око 0,4-1,2 г·цм-3 [6]. Поред тога, пенасти алуминијум такође има апсорпцију звука, могућност рециклирања и ниску топлотну проводљивост [7].
У смислу примене, електромагнетна заштита, мала тежина и апсорпциона својства алуминијумске пене чине је идеалним кандидатом за компоненте које се користе у контролисаним уређајима за нуклеарну фузију, аутомобилима, ваздухопловству и грађевинској индустрији због његове отпорности на екстремна физичка окружења. У уређају за нуклеарну фузију који се може контролисати, алуминијумска пена са затвореним ћелијама је одличан материјал за заштиту од електромагнетног зрачења. Због међусобног повезивања скелета од алуминијумске пене, има огромну специфичну површину и добру способност да апсорбује и рефлектује електромагнетне таласе. Јављају се различити губици, као што су губитак апсорпције, губитак рефлексије, итд., Тако да пенасти алуминијум има одличне перформансе електромагнетне заштите. Штавише, такође је утврђено да је ефикасност електромагнетне заштите пенастог алуминијума показала тренд прво опадања, а затим повећања са повећањем фреквенције електромагнетног таласа [3]. У ваздухопловној индустрији, пенасти алуминијум се користи за израду свемирских конуса или делова турбина. Због ниског квалитета пенастог алуминијума, посебно је користан за смањење укупне тежине компоненти авиона [7]. И као одличан материјал који апсорбује енергију, пенасти алуминијум се користи за производњу одбојника свемирских летелица, апсорбера вибрација и дна кабине за повратак летелице, тако да летелица може да постигне безбедно слетање и заштити безбедност астронаута и свемирске опреме. Кроз ефикасну апсорпцију енергије и апсорпцију удара, пјенасти алуминијум може осигурати сигурност астронаута под ударом слетања свемирске летјелице, као што је приказано на слици 3 [8].
Слика 3. Побољшана парцијална структура каљуже отпорне на ударе[8]
1-горња кожа; 2-пенасти алуминијумски стрингерс; 3-доња кожа
У аутомобилској индустрији, пенасти алуминијум помаже у смањењу укупног броја делова који се користе у оквиру, чини процес монтаже ефикаснијим и на крају помаже у смањењу трошкова и побољшању перформанси [7]. Тренутно се на тржишту пенасти алуминијум користи у шипкама против судара, гредама и вратима у конструкцијама каросерије аутомобила, као што је приказано на слици 4 [9-10].
Слика 4. (а) је дијаграм делова каросерије аутомобила који делимично апсорбују енергију;
(Б) Шематски дијаграм шипке против судара од пенасте алуминијума
У грађевинској индустрији, пенасти алуминијум је главна употреба као заштитна, ватроотпорна баријера за спречавање јаке буке. Типична примена алуминијумске пене затворених ћелија у архитектури је Схангхаи СОХО Фукинг Плаза. Дизајнер користи велику количину пенастог алуминијума да апсорбује и изолује звук, као што је приказано на слици 6 [11].
Откриће пенастог алуминијума сматра се изузетним достигнућем. Материјал од пенастог алуминијума комбинује одличне перформансе електромагнетне заштите, малу тежину, ниску густину, перформансе апсорпције удара и апсорпције енергије, тако да данас има веома добре перформансе у различитим индустријама. Широка примена. Занимљиво је да је алуминијум пенаст такође еколошки производ који се може рециклирати, што значи да је одржив материјал и очекује се да ће се користити у великим количинама у будућим индустријским применама.
Време поста: 30.11.2021
