Кости устойчивы и прочны, выдерживают нагрузки почти как сталь. Тем не менее, они настолько легки, что людям и животным не приходится нести их с трудом. Секрет кроется в твердой раковине и каркасе из тонких трабекул, которые оставляют пространство внутри кости для бесчисленных полостей. Конструкция экономит материал и делает кости легкими. Металлическая пена подражает этой модели: эти пористые материалы сделаны из металлов и выглядят как губка. Пены, обычные сегодня, легки, но их сложно и дорого производить. Фермы также слишком мягкие и гибкие для многих применений - например, из самого вспененного алюминия сегодня. «Именно поэтому металлические пенопласты до сих пор не смогли утвердиться на рынке», - говорит материаловед Штефан Дибельс. Профессор технической механики в Саарском университете.
Картинная галерея
Картинная галерея с 5 картинками
Металлическая пена с низкой плотностью и большой площадью поверхности с небольшим объемом
Его команда исследователей нашла способ глубоко укрепить структуру металлических пен, создав легкий, чрезвычайно стабильный и универсальный материал. Diebels и исследователь материалов Anne Jung покрывают каждую из ферм запатентованным процессом таким образом, чтобы металлическая пена, стабилизированная изнутри, могла выдерживать экстремальные нагрузки. Это все еще легкое и воздушное. Они используют алюминиевые пены в качестве строительных лесов, а теперь даже дешевые пластиковые пены из полиуретана, которые становятся прочными только благодаря покрытию. «Получающиеся металлические пены имеют низкую плотность и большую площадь поверхности с небольшим объемом. Они очень жесткие и прочные по отношению к своему весу », - объясняет Стефан Дибельс. Ты такой сильныйчто они поглощают ударные волны в случае взрывов в качестве подвижных защитных стен. Даже будучи взорванными под водой, они могут просто «глотать» волны звука и давления - и таким образом защищать чувствительных морских существ от последствий.
Совет: встреча пользователей облегченной конструкции. Встреча пользователей легкой конструкции дает ответы на все важные вопросы об облегченной конструкции. На увлекательных лекциях и практических форумах участники узнают самые важные вещи о концепции, структуре, материале и производстве легких конструкций.
Дополнительная информация: встреча пользователей для облегченной конструкции
Металлическая пена как жесткое крепление кузова в автомобилях
«Прежде всего, мы также думаем о менее впечатляющих приложениях, таких как облегченная конструкция», - объясняет частный лектор Энн Юнг. За первую из двух докторских диссертаций по металлической пене она получила немецкую премию Фонда Кербера за «самую важную диссертацию года, имеющую особое социальное значение». Следуя примеру природы, многие продукты могут стать легче и стабильнее. Таким образом, несущие детали в автомобилях и самолетах могут быть изготовлены из металлической пены: «Они могут быть установлены в виде жесткой стойки кузова и в то же время выполнять функцию защиты от ударов. Они поглощают много энергии и поглощают силу удара, если некоторые поры порвутся », - говорит Энн Юнг. Пену можно использовать различными способами: в качестве катализатора,потому что материал может проходить через него, как гаситель вибрации или как теплозащитный экран, так как он очень теплостойкий. Он также может быть использован в качестве электромагнитного экранирования или даже в архитектуре, например, для звукоизоляционной облицовки или в качестве элемента дизайна.
Легкий сборник
Собирайте идеи для облегченного строительства
Нанести очень тонкое покрытие равномерно внутри пены
Исследователи используют гальваническую ванну для покрытия. Самой сложной задачей было нанесение ультратонкого покрытия глубоко и, прежде всего, равномерно внутри пены. Проблема с этим: «Металлическая пена выглядит как клетка Фарадея», - говорит Энн Юнг. Его внутренняя часть полностью окружена проводящим материалом, поэтому электричество и покрытие снаружи рассеиваются и не проходят сквозь него - как молния вокруг автомобиля. Исследователь материалов сделал прорыв с помощью специальной анодной клетки и теперь может нанести пенообразование равномерно и тщательно через нанокристаллический слой. «Запатентованный процесс также работает в промышленном масштабе с пенами большой площади», - говорит она.
Придайте металлической пене различные свойства материала
Благодаря своим научным публикациям группа Saarbrücken в настоящее время является одной из ведущих в мире по микромеханической характеристике небольших металлических балок. Используя эксперименты, моделирование, испытания на растяжение и сжатие, световую микроскопию и рентгеновскую компьютерную томографию, они исследовали структуру, геометрию пор и кривизну тканей и, среди прочего, показали, как нанопокрытия различной толщины придают металлической пене различные свойства материала. Изменяя покрытие, его толщину или размер пор, вы можете адаптировать материал к различным требованиям. Например, покрытие из никеля делает пену устойчивой, с медью это хороший проводник тепла, с серебристым антибактериальным покрытием и с золотом пена выглядит как украшение. Исследователи работаютдля дальнейшей оптимизации процесса и материала. Студенты и докторанты также участвуют в этом исследовании.