1. Ano ang metal foam at aluminum foam
Sa kurso ng kasaysayan, ang pagtuklas ng metal foamed ay bumubuo ng isang mahalagang milestone sa rebolusyon ng buong larangan ng engineering ng mga materyales. Ang metal foam ay isang materyal na binubuo ng isang metal na istraktura na may malaking bilang ng mga pores at puno ng gas sa kahabaan ng istraktura [2]. Ang mga pores ng mga metal na foam na ito ay maaaring magkakaugnay o selyadong, at tinatawag na open-cell foam at closed-cell foam, ayon sa pagkakabanggit, tulad ng ipinapakita sa Figure 2(a)(b) [3]. Kabilang sa mga ito, ang aluminum foamed material ay kasalukuyang pinaka-promising na foam metal, dahil sa mataas na porosity, mababang density, magaan, mataas na lakas, mahusay na compressibility, malakas na impact absorption, mahusay na sound absorption performance, at mahusay na electromagnetic shielding performance. Napakahusay na pagganap, samakatuwid ay kilala bilang "metal star" [4], na malawakang ginagamit sa iba pang mga pamamaraan sa pagpoproseso sa mga larangan ng aerospace engineering, pagmamanupaktura at pisikal na agham.
Figure 2. Structural na katangian ng aluminum foamed: (a) Open-cell aluminum foam; (B) Closed-cell aluminum foam [3]
2. Ang pagtuklas ng aluminum foamed
Sa buong kasaysayan, ang mga materyales tulad ng buto, kahoy, at pumice ay malawakang ginagamit sa mahabang panahon. Hinuhulaan ng maraming mananaliksik na ang gamit ng mga materyales na ito ay nagsulong ng paggawa ng mga materyales na gawa ng tao tulad ng metal foam. Bagama't karamihan sa mga teknolohiya ng foaming na kasalukuyang ginagamit ay iminungkahi mula noong 1950s, ipinakita ng mga pag-aaral na ang pagtuklas ng aluminum foamed ay maaaring masubaybayan noong 1926, nang unang binanggit ni Ma De Meller ang metal foaming sa isang French patent. Minsang iminungkahi ni Meller na ang proseso ng pagbubula ng metal ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagpasok ng inert gas sa tinunaw na metal, o sa pamamagitan ng paggamit ng foaming agent tulad ng carbonate sa molten metal. Bagaman ito ay isang patent lamang batay sa ideya, ito ay naglalatag ng pundasyon para sa mga susunod na hakbang na kinakailangan sa pagbuo ng aluminum foam. Pinaunlad pa ni John C. Elliott ang ideyang ito makalipas ang 20 taon, na nagdidisenyo ng na-update na bersyon ng Meller patent at ipinakilala ang unang magagamit na aluminum foam, na nag-ambag naman sa komersyalisasyon ng materyal sa Japan noong 1990s. Inilatag ng release ang pundasyon [5].
3. Pagganap at aplikasyon ng aluminyo foamed
Ang aluminyo foamed ay isang metal na may mataas na porosity at porous na istraktura, kung saan ang mga selyadong pores ay nagkakahalaga ng halos tatlong-kapat ng kabuuang dami ng materyal na metal, na ginagawang napakagaan ng materyal [7]. Bilang karagdagan sa mga katangian sa itaas, ang aluminyo foamed ay mayroon ding kahanga-hangang mga katangian ng pagsipsip ng enerhiya at mataas na compressibility [7]. Tungkol sa density, natuklasan ng mga mananaliksik na ang density ng karamihan sa mga sample na foamed ng aluminyo ay humigit-kumulang 0.4-1.2 g·cm-3 [6]. Bilang karagdagan, ang aluminyo foamed ay mayroon ding sound absorption, recyclability at mababang thermal conductivity [7].
Sa mga tuntunin ng aplikasyon, ang electromagnetic shielding, magaan ang timbang at sumisipsip na mga katangian ng aluminum foam ay ginagawa itong perpektong kandidato para sa mga sangkap na ginagamit sa mga kontroladong nuclear fusion device, mga sasakyan, aerospace at mga industriya ng konstruksiyon dahil sa paglaban nito sa matinding pisikal na kapaligiran. Sa nakokontrol na nuclear fusion device, ang closed-cell aluminum foam ay isang mahusay na electromagnetic shielding material. Dahil sa pagkakabit ng aluminum foam skeleton, mayroon itong malaking partikular na surface area at mahusay na kakayahang sumipsip at sumasalamin sa mga electromagnetic wave. Ang iba't ibang pagkalugi ay nangyayari, tulad ng pagkawala ng pagsipsip, pagkawala ng pagmuni-muni, atbp., upang ang foamed aluminum ay may mahusay na pagganap ng electromagnetic shielding. Bukod dito, natagpuan din na ang pagiging epektibo ng electromagnetic shielding ng foamed aluminum ay nagpakita ng isang trend ng unang pagbaba at pagkatapos ay tumataas sa pagtaas ng electromagnetic wave frequency [3]. Sa industriya ng aerospace, ang foamed aluminum ay ginagamit upang gumawa ng mga space cone o mga bahagi ng turbine. Dahil sa mababang kalidad ng foamed aluminum, ito ay partikular na kapaki-pakinabang para sa pagbabawas ng kabuuang bigat ng mga bahagi ng sasakyang panghimpapawid [7]. At bilang isang napakahusay na materyal na sumisipsip ng enerhiya, ginagamit ang foamed aluminum para gumawa ng mga buffer ng spacecraft, vibration absorbers at sa ilalim ng return cabin ng spacecraft, upang makamit ng spacecraft ang isang ligtas na landing at maprotektahan ang kaligtasan ng mga astronaut at space equipment. Sa pamamagitan ng epektibong pagsipsip ng enerhiya at pagsipsip ng shock, masisiguro ng foamed aluminum ang kaligtasan ng mga astronaut sa ilalim ng epekto ng paglapag ng spacecraft, tulad ng ipinapakita sa Figure 3 [8].
Larawan 3. Pinahusay na bahagyang istraktura ng bilge na lumalaban sa epekto[8]
1-itaas na balat; 2-foam aluminum stringers; 3-ibabang balat
Sa industriya ng automotive, nakakatulong ang foamed aluminum na bawasan ang kabuuang bilang ng mga bahagi na ginamit sa frame, ginagawang mas mahusay ang proseso ng pagpupulong, at sa huli ay nakakatulong na bawasan ang mga gastos at mapabuti ang performance [7]. Sa kasalukuyan, ang foam aluminum ay ginagamit sa mga anti-collision bar, beam at door beam sa mga istruktura ng katawan ng sasakyan sa merkado, tulad ng ipinapakita sa Figure 4 [9-10].
Figure 4. (a) ay isang diagram ng bahagyang enerhiya na sumisipsip ng mga bahagi ng katawan ng kotse;
(B) Schematic diagram ng foam aluminum anti-collision bar
Sa industriya ng konstruksiyon, ang pangunahing paggamit ng foamed aluminum ay bilang isang proteksiyon, lumalaban sa sunog na hadlang upang maiwasan ang matinding ingay. Ang karaniwang aplikasyon ng closed-cell aluminum foam sa arkitektura ay ang Shanghai SOHO Fuxing Plaza. Gumagamit ang taga-disenyo ng malaking halaga ng foam aluminum upang sumipsip at mag-insulate ng tunog, tulad ng ipinapakita sa Figure 6 [11].
Ang pagtuklas ng aluminum foamed ay itinuturing na isang kahanga-hangang tagumpay. Pinagsasama ng foamed aluminum material ang mahusay na electromagnetic shielding performance, light weight, low density, shock absorption at energy absorption performance, kaya napakahusay nitong performance sa iba't ibang industriya ngayon. Malawak na kakayahang magamit. Kapansin-pansin, ang aluminum foamed ay isa ring environmentally friendly na produkto na maaaring i-recycle, na nangangahulugan na ito ay isang napapanatiling materyal at inaasahang gagamitin sa maraming dami sa mga pang-industriyang aplikasyon sa hinaharap.
Oras ng post: Nob-30-2021
