Ứng dụng bọt kim loại

Nói chung, các tính chất cơ học của bọt kim loại giảm với sự gia tăng độ xốp, và độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt của nó cũng giảm theo cấp số nhân. Khi bọt kim loại chịu áp lực, do diện tích lực tăng lên và hiệu ứng cứng căng thẳng vật liệu gây ra bởi sự sụp đổ của lỗ chân lông, bọt kim loại có đặc tính hấp thụ năng lượng tác động tuyệt vời.

Một loạt các kim loại và hợp kim có thể được sử dụng để chuẩn bị vật liệu kim loại bọt, chẳng hạn như đồng, niken, titan, nhôm, thép không gỉ, v.v. Do mật độ thấp, độ xốp cao và diện tích bề mặt cụ thể lớn của bọt kim loại, nó có những đặc điểm tuyệt vời mà kim loại không bọt không có: chẳng hạn như hiệu suất giảm chấn tốt, tính thấm chất lỏng mạnh mẽ, hiệu suất âm thanh tuyệt vời và độ dẫn nhiệt và độ dẫn điện thấp, v.v. . . Là một loại vật liệu chức năng mới, nó có một loạt các ứng dụng trong điện tử, truyền thông, công nghiệp hóa chất, luyện kim, máy móc, xây dựng, vận tải và công nghệ hàng không vũ trụ.

Vật liệu điện cực

Với sự phát triển nhanh chóng của các thiết bị điện cao cấp (máy tính xách tay, điện thoại không dây, v.v.), việc tiêu thụ pin sạc có thể tái sử dụng với dung lượng cụ thể khối lượng lớn và dung lượng cụ thể chất lượng cao cũng đang tăng lên. Bọt kim loại có độ xốp cao (>95%) cung cấp một nơi để cải thiện các đặc tính pin này. Ví dụ, khi bọt niken được sản xuất bằng điện cực được sử dụng làm vật liệu điện cực cho điện cực pin Ni-Cd, điện cực có khả năng tách khí-lỏng tốt, quá áp thấp, hiệu quả năng lượng có thể tăng 90%, công suất có thể tăng 40%, và sạc nhanh là có thể. Trong ngành công nghiệp pin, pin niken-cadmium, pin niken-hydro và pin kiềm có thể sạc lại có xu hướng sử dụng bọt niken làm tấm tích cực và âm để tăng công suất, đây là một bước đột phá trong ngành công nghiệp pin. Các thông số hiệu suất của bọt niken cho các điện cực pin đã được nghiên cứu sâu.

Chất xúc tác

Trong các phản ứng hóa học, đặc biệt là trong các phản ứng hóa học hữu cơ, chất xúc tác thường đóng một vai trò rất quan trọng. Diện tích bề mặt của chất xúc tác càng lớn thì càng tốt. Độ xốp cao làm cho kim loại bọt có diện tích bề mặt cụ thể lớn. Trong ngành công nghiệp hóa chất, bọt niken có thể được sử dụng trực tiếp như một chất xúc tác niken. Hoặc niken bọt có thể được làm thành một chất xúc tác, và kim loại bọt có độ xốp cao như một sự hỗ trợ có thể làm cho chất xúc tác phân tán cao và đóng một vai trò lớn hơn, và hiệu suất của nó vượt trội hơn nhiều so với chất xúc tác gốm.

Vật liệu đệm áp lực chất lỏng

Bọt kim loại có thể được lắp đặt trong các đường ống dẫn khí hoặc chất lỏng. Khi áp suất chất lỏng hoặc tốc độ dòng chảy ở một bên dao động mạnh, vật liệu bọt kim loại có thể hấp thụ một phần động năng của chất lỏng và làm chậm sự xâm nhập của chất lỏng, để cơ thể bọt kim loại có thể được tách ra. Các dao động ở một bên được giảm đáng kể, và hiệu ứng này có thể được sử dụng để bảo vệ các công cụ chính xác.

Vật liệu đệm rung cơ học

Khi bọt kim loại được đặt ở khớp của phần rung động, sự biến dạng đàn hồi của vật liệu bọt xốp có thể hấp thụ một phần năng lượng tác động cơ học. Theo các báo cáo, sự hấp thụ năng lượng của bọt nhôm với tỷ lệ mật độ từ 0,05 đến 0,15 là 20 đến 180 M J m, và khả năng hấp thụ năng lượng mạnh mẽ giúp có thể sử dụng nó trong cản xe và thậm chí cả thiết bị hạ cánh của tàu vũ trụ. Nó cũng có thể được sử dụng như một nhà sản xuất cản cho hệ thống vận chuyển thang máy, lớp lót hấp thụ năng lượng cho máy mài, vật liệu biến dạng ở phía trước và phía sau ghế hành khách xe hơi để cải thiện an toàn, và đặc tính giảm chấn rung tuyệt vời cũng làm cho công nghệ bọt có thể cho vật liệu hỗ trợ tên lửa và động cơ phản lực.

Vật liệu hấp thụ âm thanh

Bởi vì sóng âm thanh cũng là một loại rung động, khi âm thanh đi qua bọt kim loại, nó có thể tán xạ và can thiệp vào vật liệu, và năng lượng âm thanh được hấp thụ bởi vật liệu, vì vậy bọt kim loại cũng có thể được sử dụng làm vật liệu hấp thụ âm thanh, nghĩa là vật liệu hấp thụ âm thanh. Vật liệu hấp thụ âm thanh này tìm thấy ứng dụng trong cả ống khí và hơi nước.

Vật liệu chống cháy, chống cháy nổ

Bọt kim loại có khả năng xâm nhập chất lỏng tốt và có thể ngăn chặn hiệu quả sự lây lan của ngọn lửa và có khả năng chống cháy nhất định, vì vậy nó có thể được đặt trong đường ống để vận chuyển chất lỏng hoặc khí dễ cháy để ngăn chặn sự lây lan của ngọn lửa, bởi vì chất lỏng ở trong Khi tốc độ vận chuyển tăng lên, nó có thể bắt lửa (tốc độ âm thanh sẽ tạo ra áp suất khoảng 150 × 105Pa khi nó gần đến giới hạn nổ). Thí nghiệm cho thấy: Bọt kim loại dày 6mm có thể ngăn chặn ngọn lửa hydrocarbon cháy với tốc độ 210m giây. Cơ chế hoạt động có thể được giải thích Khi khí nhiệt độ cao hoặc các hạt trong ngọn lửa đi qua vật liệu bọt kim loại, nhiệt được hấp thụ và tiêu tan do trao đổi nhiệt nhanh chóng, do đó nhiệt độ của khí hoặc các hạt giảm xuống dưới điểm đánh lửa, do đó ngăn chặn sự lây lan của ngọn lửa.

Vật liệu làm mát mồ hôi tự phát

Chất làm mát rắn được nấu chảy và xâm nhập vào bộ xương xốp làm bằng kim loại chịu nhiệt. Khi chịu nhiệt độ cao, chất làm mát bên trong vật liệu sẽ tan chảy và bốc hơi và hấp thụ một lượng lớn năng lượng nhiệt, để vật liệu có thể duy trì khí làm mát trong một khoảng thời gian nhất định. Ở mức nhiệt độ, chất lỏng và khí thoát ra sẽ tạo thành một màng lỏng hoặc màng khí trên bề mặt vật liệu, có thể cô lập vật liệu khỏi môi trường nhiệt độ cao bên ngoài. Quá trình này có thể được thực hiện cho đến khi chất làm mát cạn kiệt. Vì cơ chế làm mát tương đương với chính vật liệu "đổ mồ hôi", vì vậy nó được gọi là vật liệu làm mát tự đổ mồ hôi.

Vật liệu làm mát phân kỳ

Làm mát phân kỳ là một công nghệ làm mát tiên tiến buộc một môi trường làm mát khí hoặc lỏng phải đi qua một vật liệu xốp, do đó một lớp ranh giới khí liên tục và ổn định với hiệu suất cách nhiệt tốt được thiết lập trên bề mặt của vật liệu để cô lập vật liệu khỏi dòng nhiệt. mở để có được hiệu ứng làm mát rất lý tưởng. Lấy bảng điều khiển kim phun buồng đẩy động cơ oxy lỏng hydro-lỏng làm ví dụ: sau khi sử dụng làm mát phân kỳ, một mặt của nó là hydro ở -150 ° C, và phía bên kia là khí ở 3500 ° C, và nhiệt độ bề mặt nóng của vật liệu chỉ là 80-200 ° C. Giữa °C, lượng xâm nhập của vật liệu xốp được sử dụng để làm mát phân kỳ phải được kiểm soát chính xác trong một phạm vi hợp lý, với thông gió đồng đều, lỗ chân lông nhỏ quanh co và dòng chảy trơn tru của phương tiện truyền thông, và phải đáp ứng các yêu cầu cơ bản như một vật liệu cấu trúc chống nóng. Độ bền, độ cứng và độ dẻo dai là tốt, và vật liệu có hiệu suất chống oxy hóa tốt được chọn để ngăn chặn quá trình oxy hóa và cắm ngẫu nhiên.

Vật liệu lọc

Bọt kim loại được chuẩn bị thành một hình dạng phù hợp, và nó có thể được sử dụng làm vật liệu lọc để lọc chất rắn hoặc hệ thống treo từ chất lỏng (như nước, dung dịch, xăng, dầu bôi trơn, chất làm lạnh, tan chảy polymer). Vật liệu kim loại bọt thường được sử dụng là đồng hoặc thép không gỉ. Trong chất lỏng rất ăn mòn, kim loại quý (ví dụ Au) được sử dụng.