1. Çfarë është shkuma metalike dhe shkuma e aluminit
Në rrjedhën e historisë, zbulimi i metaleve të shkumëzuara përbën një moment historik të rëndësishëm në revolucionin e të gjithë fushës së inxhinierisë së materialeve. Shkuma metalike është një material i përbërë nga një strukturë metalike që ka një numër të madh poresh dhe është e mbushur me gaz përgjatë strukturës [2]. Poret e këtyre shkumave metalike mund të ndërlidhen ose mbyllen dhe quhen përkatësisht shkumë me qeliza të hapura dhe shkumë me qeliza të mbyllura, siç tregohet në Figurën 2(a)(b) [3]. Midis tyre, materiali i shkumëzuar prej alumini është aktualisht metali më premtues i shkumës, për shkak të porozitetit të lartë, densitetit të ulët, peshës së lehtë, forcës së lartë, kompresueshmërisë së mirë, thithjes së fortë të ndikimit, performancës së mirë të thithjes së zërit dhe performancës së mirë të mbrojtjes elektromagnetike. Performancë e shkëlqyer, e njohur si "ylli metalik" [4], e përdorur gjerësisht në metoda të tjera të përpunimit në fushat e inxhinierisë së hapësirës ajrore, prodhimit dhe shkencave fizike.
Figura 2. Karakteristikat strukturore të aluminit të shkumëzuar: (a) Shkumë alumini me qeliza të hapura; (B) Shkumë alumini me qeliza të mbyllura [3]
2. Zbulimi i aluminit të shkumëzuar
Gjatë gjithë historisë, materiale të tilla si kocka, druri dhe shtuf janë përdorur gjerësisht për një kohë të gjatë. Shumë studiues parashikojnë se dobia e këtyre materialeve ka nxitur prodhimin e materialeve të bëra nga njeriu si shkuma metalike. Edhe pse shumica e teknologjive të shkumëzimit aktualisht në përdorim janë propozuar që nga vitet 1950, studimet kanë treguar se zbulimi i shkumës së aluminit mund të gjurmohet në vitin 1926, kur Ma De Meller përmendi për herë të parë shkumëzimin e metalit në një patentë franceze. Meller dikur sugjeroi që procesi i shkumëzimit të metaleve mund të arrihet duke futur gaz inert në metalin e shkrirë, ose duke përdorur një agjent shkumës si karbonati në metalin e shkrirë. Edhe pse kjo është vetëm një patentë e bazuar në idenë, ajo hedh themelet për hapat e ardhshëm të kërkuar në zhvillimin e shkumës së aluminit. John C. Elliott e zhvilloi më tej këtë ide 20 vjet më vonë, duke projektuar një version të përditësuar të patentës Meller dhe duke prezantuar shkumën e parë të disponueshme të aluminit, e cila nga ana e saj kontribuoi në komercializimin e materialit në Japoni në vitet 1990. Lirimi hodhi themelet [5].
3. Performanca dhe aplikimi i shkumëzuar nga alumini
Alumini i shkumëzuar është një metal me porozitet të lartë dhe strukturë poroze, në të cilin poret e mbyllura përbëjnë rreth tre të katërtat e vëllimit të përgjithshëm të materialit metalik, duke e bërë materialin shumë të lehtë [7]. Përveç karakteristikave të mësipërme, alumini i shkumëzuar ka gjithashtu karakteristika mbresëlënëse të thithjes së energjisë dhe kompresueshmëri të lartë [7]. Për sa i përket densitetit, studiuesit zbuluan se dendësia e shumicës së mostrave të shkumëzuara prej alumini është rreth 0,4-1,2 g·cm-3 [6]. Përveç kësaj, alumini i shkumëzuar gjithashtu ka thithjen e zërit, riciklimin dhe përçueshmëri të ulët termike [7].
Për sa i përket aplikimit, mbrojtja elektromagnetike, pesha e lehtë dhe vetitë absorbuese të shkumës së aluminit e bëjnë atë një kandidat ideal për komponentët e përdorur në pajisjet e kontrolluara të shkrirjes bërthamore, automobilat, hapësirën ajrore dhe industritë e ndërtimit për shkak të rezistencës së tij ndaj mjediseve ekstreme fizike. Në pajisjen e kontrollueshme të shkrirjes bërthamore, shkuma e aluminit me qeliza të mbyllura është një material i shkëlqyer mbrojtës elektromagnetik. Për shkak të ndërlidhjes së skeletit të shkumës së aluminit, ai ka një sipërfaqe të madhe specifike dhe aftësi të mirë për të thithur dhe reflektuar valët elektromagnetike. Ndodhin humbje të ndryshme, si humbja e përthithjes, humbja e reflektimit, etj., në mënyrë që alumini i shkumëzuar të ketë performancë të shkëlqyer mbrojtëse elektromagnetike. Për më tepër, u zbulua gjithashtu se efektiviteti i mbrojtjes elektromagnetike të aluminit të shkumëzuar tregoi një tendencë të fillimit në rënie dhe më pas në rritje me rritjen e frekuencës së valëve elektromagnetike [3]. Në industrinë e hapësirës ajrore, alumini i shkumëzuar përdoret për të bërë kone hapësinore ose pjesë turbinash. Për shkak të cilësisë së ulët të aluminit të shkumëzuar, është veçanërisht i dobishëm për reduktimin e peshës totale të komponentëve të avionit [7]. Dhe si një material i shkëlqyeshëm për thithjen e energjisë, alumini i shkumëzuar përdoret për të prodhuar amortizuesit e anijes kozmike, absorbuesit e dridhjeve dhe pjesën e poshtme të kabinës së kthimit të anijes kozmike, në mënyrë që anija kozmike të arrijë një ulje të sigurt dhe të mbrojë sigurinë e astronautëve dhe pajisjeve hapësinore. Nëpërmjet thithjes efektive të energjisë dhe thithjes së goditjeve, alumini i shkumëzuar mund të sigurojë sigurinë e astronautëve nën ndikimin e uljes së anijes kozmike, siç tregohet në Figurën 3 [8].
Figura 3. Struktura e pjesshme e përmirësuar e bishtit rezistent ndaj goditjes[8]
1-lëkura e sipërme; 2-vargje alumini me shkumë; 3-Lëkura e poshtme
Në industrinë e automobilave, alumini i shkumëzuar ndihmon në reduktimin e numrit total të pjesëve të përdorura në kornizë, e bën procesin e montimit më efikas dhe në fund ndihmon në uljen e kostove dhe përmirësimin e performancës [7]. Aktualisht, shkuma e aluminit përdoret në shufrat kundër përplasjes, trarët dhe trarët e dyerve në strukturat e trupit të automobilave në treg, siç tregohet në Figurën 4 [9-10].
Figura 4. (a) është një diagram i pjesëve që thithin energji të pjesshme të trupit të makinës;
(B) Diagrami skematik i shufrës së aluminit me shkumë kundër përplasjes
Në industrinë e ndërtimit, përdorimi kryesor i aluminit të shkumëzuar është si një pengesë mbrojtëse, rezistente ndaj zjarrit për të parandaluar zhurmën e fortë. Aplikimi tipik i shkumës së aluminit me qeliza të mbyllura në arkitekturë është Shanghai SOHO Fuxing Plaza. Projektuesi përdor një sasi të madhe alumini shkumë për të thithur dhe izoluar tingullin, siç tregohet në Figurën 6 [11].
Zbulimi i shkumës së aluminit konsiderohet të jetë një arritje e jashtëzakonshme. Materiali i shkumëzuar i aluminit kombinon performancën e shkëlqyer të mbrojtjes elektromagnetike, peshën e lehtë, densitetin e ulët, thithjen e goditjeve dhe performancën e thithjes së energjisë, kështu që ka performancë shumë të mirë në industri të ndryshme sot. Zbatueshmëri e gjerë. Është interesante se alumini i shkumëzuar është gjithashtu një produkt miqësor ndaj mjedisit që mund të riciklohet, që do të thotë se është një material i qëndrueshëm dhe pritet të përdoret në sasi të mëdha në aplikimet e ardhshme industriale.
Koha e postimit: Nëntor-30-2021
