Ученые из Университета штата Северной Каролины обнаружили, что легкие композитные металлические пены более эффективно изолируют высокие температуры, чем обычные металлы и сплавы, например, сталь. Исследование представлено в журнале International Journal of Thermal Sciences.
Ученые отмечают, что композитные металлические пены могут применяться для хранения и транспортировки ядерных материалов, взрывчатых веществ, чувствительных к изменению температуры материалов, а также в исследованиях космоса.
«Наличие воздушных карманов внутри композитной металлической пены позволяет ей эффективно блокировать тепло, поскольку оно медленнее проводится по воздуху, чем по металлу»,
– отметил профессор Университета штата Северной Каролины Афсанех Рабий (Afsaneh Rabiei). Композитная металлическая пена состоит из встроенных в металлическую матрицу металлических полых сфер, сделанных из углеродистой стали, нержавеющей стали или титана.
«Мы разработали две технологии изготовления композитных металлических пен. Первая основана на литье материалов с низкой температурой плавления, например, алюминия, вокруг металлических полых сфер из материалов с высокой температурой плавления, например, стали. Таким образом получается композитная металлическая пена из стали и алюминия. Вторая техника основана на спекании и прокалке матричного порошка вокруг готовых полых сфер. Таким образом получается композитная металлическая пена, состоящая из стальных полых сфер и стальной матрицы»,
– рассказывают авторы работы.
Ученые на протяжении 30 минут подвергали образцы материала размером приблизительно шесть на шесть сантиметром и толщиной около 1,8 сантиметров воздействию огня и замеряли, сколько времени потребуется, чтобы тепло достигло противоположного края образца. Чтобы тестируемая металлическая пена из стали нагрелась до 800 градусов Цельсия, требовалось восемь минут.
«Результаты наших исследований показывают, что композитные металлические пены обеспечивают хорошую теплоизоляцию, высокую термическую стабильность и отличные огнезащитные свойства в сравнении с коммерчески доступными материалами, например, нержавеющей сталью»,
– подчеркнул Рабий.