«Присутствие воздушных ям в CMF делает его настолько эффективным при блокировании тепла, главным образом потому что тепло едет более медленно через воздух, чем через металл», говорит Афсэнех Рэбии, преподаватель механической и космической разработки в государственном и соответствующем авторе NC статьи о работе. Сложная металлическая пена состоит из металлических полых сфер – сделанный из материалов, таких как углеродистая сталь, нержавеющая сталь или титан – включенный в металлическую матрицу, сделанную из стали, алюминия или металлических сплавов.«Мы разработали две технологии для производства CMFs», говорит Рэбии. «Каждый основан на кастинге низкого материала матрицы точки плавления, такого как алюминий, вокруг полых сфер, сделанных из материала с более высокой точкой плавления, таких как сталь.
Это создает алюминиево-стальной CMFs, например. Другая техника основана на спекании, или выпекании, матричном порошке вокруг сборных полых сфер.
Это создает CMFs, такой как стальная сталь, которые состоят из стальных полых сфер в стальной матрице».В одном тесте исследователи выставили образцы 2,5 дюймов 2,5-дюймовыми стальными стальными CMF, которые были 0,75 дюйма толщиной к огню со средней температурой пламени 800 градусов Цельсия сроком на 30 минут на одной стороне и контролировали материал, чтобы видеть, сколько времени это возьмет для тепла, чтобы достигнуть противоположной стороны образца. Для куска оптовой нержавеющей стали с теми же самыми размерами как образец CMF потребовалось только четыре минуты, чтобы достигнуть 800 градусов Цельсия через всю толщину образца. Но потребовалось восемь минут для стального стального CMF, чтобы достигнуть той же самой температуры.
«Мы уже знали, что CMFs – легкие материалы с выдающейся ударопрочностью высокой скорости и эффективное радиационное ограждение, теперь мы знаем, что это может противостоять высокой температуре», говорит Рэбии. «Это различие в теплопроводности означает, что использование сложной металлической пены могло помочь избежать обстоятельств, куда несчастные случаи могут привести к взрывам».Исследователи также нашли, что сложная металлическая пена, сделанная полностью из нержавеющей стали, расширяет на 80 процентов меньше, чем оптовая нержавеющая сталь на уровне 200 градусов Цельсия – и отличительные увеличения при более высоких температурах. Другое примечательное преимущество состоит в том, что сложная металлическая пена расширяется по довольно постоянному уровню, когда выставлено высокой температуре – тогда как обычные оптовые металлы и сплавы, такие как нержавеющая сталь расширяются более быстро как повышения температуры.
«Наши результаты предполагают, что CMF может предложить чрезвычайно хорошую тепловую изоляцию, превосходящую термическую устойчивость и превосходные действия огнезащитного состава по сравнению с коммерчески доступными материалами, такими как нержавеющая сталь», говорит Рэбии.