1. Chì hè a scuma di metallu è a scuma d'aluminiu
In u cursu di a storia, a scuperta di a scuma di metalli custituisce una tappa impurtante in a rivoluzione di tuttu u campu di l'ingegneria di i materiali. A spuma di metallu hè un materiale cumpostu da una struttura metallica chì hà un gran numaru di pori è hè pienu di gas longu a struttura [2]. I pori di sti spuma di metalli ponu esse interconnessi o sigillati, è sò chjamati spuma di cellula aperta è spuma di cellula chjusa, rispettivamente, cum'è mostra in Figura 2 (a) (b) [3]. À mezu à elli, u materiale di schiuma d'aluminiu hè attualmente u metalu di schiuma più promettente, per via di a so alta porosità, bassa densità, pesu ligeru, alta forza, bona compressibilità, forte assorbimentu di impattu, bona prestazione di assorbimentu di sonu, è un bonu rendimentu di scherma elettromagnetica. Eccellente prestazione, dunque cunnisciuta cum'è a "stella di metallu" [4], largamente usata in altri metudi di trasfurmazioni in i campi di l'ingegneria aerospaziale, a fabricazione è e scienze fisiche.
Figura 2. Caratteristiche strutturale di l'aluminiu foamed: (a) Schiuma d'aluminiu di cellula aperta; (B) Mousse d'aluminium à cellules fermées [3]
2. A scuperta di l'aluminiu spumatu
In tutta a storia, materiali cum'è l'ossu, u legnu è a pumica sò stati largamente utilizati per un bellu pezzu. Parechji circadori predicenu chì l'utilità di sti materiali hà prumuvutu a pruduzzione di materiali artificiali cum'è spuma di metallu. Ancu s'è a maiò parte di e tecnulugii di schiuma attualmente in usu sò stati pruposti da l'anni 1950, i studii anu dimustratu chì a scuperta di l'alluminiu foamed pò esse tracciata in u 1926, quandu Ma De Meller hà mintuatu per a prima volta a scuma di metalli in una patente francese. Meller hà suggeritu una volta chì u prucessu di spuma di metallu pò esse rializatu da l'introduzione di gas inerte in u metallu fusu, o cù l'usu di un agentu spumante cum'è u carbonate in u metallu fusu. Ancu s'ellu hè solu una patente basatu annantu à l'idea, pone a fundazione per i prossimi passi necessarii in u sviluppu di scuma d'aluminiu. John C. Elliott hà sviluppatu più sta idea 20 anni dopu, cuncependu una versione aghjurnata di a patente di Meller è introducendu a prima scuma d'aluminiu dispunibule, chì à u turnu hà cuntribuitu à a cummercializazione di u materiale in Giappone in l'anni 1990. A liberazione pusò a fundazione [5].
3. Prestazione è applicazione di l'aluminiu spumatu
L'aluminiu foamed hè un metallu cù una alta porosità è una struttura porosa, in quale i pori sigillati cuntenenu circa trè quarti di u voluminu tutale di u materiale metallicu, facendu u materiale assai ligeru [7]. In più di e caratteristiche sopra, l'aluminiu spumatu hà ancu caratteristiche impressiunanti di assorbimentu d'energia è alta compressibilità [7]. In quantu à a densità, i circadori anu truvatu chì a densità di a maiò parte di i campioni spumati d'aluminiu hè di circa 0,4-1,2 g·cm-3 [6]. Inoltre, l'aluminiu spumante hà ancu assorbimentu di u sonu, riciclabilità è bassa conduttività termica [7].
In quantu à l'applicazione, a schermatura elettromagnetica, u pesu ligeru è e proprietà assorbenti di a schiuma d'aluminiu facenu un candidatu ideale per i cumpunenti utilizati in i dispositi di fusione nucleare cuntrullata, l'automobile, l'industria aerospaziale è di a custruzione per via di a so resistenza à l'ambienti fisici estremi. In u dispusitivu di fusione nucleare cuntrullabile, a schiuma d'aluminiu di cellula chjusa hè un eccellente materiale di scherma elettromagnetica. A causa di l'interconnessione di u scheletru di schiuma d'aluminiu, hà una superficia specifica enormi è una bona capacità per assorbe è riflette l'onda elettromagnetica. Diverse pèrdite si verificanu, cum'è a perdita di assorbimentu, a perdita di riflessione, etc., cusì chì l'aluminiu spumante hà un eccellente rendimentu di scherma elettromagnetica. Inoltre, hè statu ancu truvatu chì l'efficacezza di schermatura elettromagnetica di l'aluminiu spumosu dimustrava una tendenza di prima diminuzione è poi crescente cù l'aumentu di a frequenza di l'onda elettromagnetica [3]. In l'industria aerospaziale, l'aluminiu spumatu hè utilizatu per fà coni spaziali o parti di turbine. A causa di a bassa qualità di l'aluminiu spumatu, hè particularmente utile per riduce u pesu tutale di cumpunenti di l'aeronautica [7]. È cum'è un eccellente materiale chì assorbe l'energia, l'aluminiu spumante hè utilizatu per fabricà i buffers di a nave spaziale, l'assorbitori di vibrazione è u fondu di a cabina di ritornu di a nave spaziale, in modu chì a nave spaziale pò ottene un sbarcu sicuru è prutegge a sicurità di l'astronauti è l'equipaggiu spaziale. Attraversu l'assorbimentu d'energia efficace è l'assorbimentu di scossa, l'aluminiu spumosu pò assicurà a sicurità di l'astronauti sottu l'impattu di l'atterrissimu di a nave spaziale, cum'è mostra in Figura 3 [8].
Figura 3. Struttura parziale mejorata di a sentina resistente à l'impattu [8]
1-pelle superiore; stringers d'aluminiu 2-schiuma; 3-pelle bassa
In l'industria di l'automobile, l'aluminiu spumante aiuta à riduce u numeru tutale di pezzi utilizati in u quadru, rende u prucessu di assemblea più efficiente, è infine aiuta à riduce i costi è à migliurà u rendiment [7]. Attualmente, l'aluminiu di schiuma hè utilizatu in bars anti-collisione, travi è travi di porta in strutture di corpu di l'automobile in u mercatu, cum'è mostra in Figura 4 [9-10].
Figura 4. (a) hè un diagramma di parti assorbenti energia parziale di u corpu di vittura;
(B) Schematic diagram of foam aluminium anti-collision bar
In l'industria di a custruzione, l'usu principale di l'aluminiu spumatu hè cum'è una barriera protettiva, resistente à u focu per prevene u rumore severu. L'applicazione tipica di schiuma d'aluminiu à cellule chjuse in l'architettura hè a Shanghai SOHO Fuxing Plaza. U designer usa una grande quantità di aluminiu di scuma per assorbe è insulate u sonu, cum'è mostra in a Figura 6 [11].
A scuperta di a scuma d'aluminiu hè cunsiderata cum'è un successu rimarchevule. U materiale d'aluminiu spumosu combina prestazioni eccellenti di schermatura elettromagnetica, pesu ligeru, bassa densità, assorbimentu di scossa è prestazioni di assorbimentu d'energia, cusì hà un rendimentu assai bonu in diverse industrie oghje. Ampia applicabilità. Curiosamente, l'aluminiu foamed hè ancu un pruduttu favuritu di l'ambiente chì pò esse riciclatu, chì significa chì hè un materiale sustinibule è hè previstu per esse usatu in quantità maiò in future applicazioni industriali.
Tempu di post: 30-novembre-2021
