1. ما هو المعدن الرغوي والألمنيوم الرغوي؟
على مر التاريخ، شكّل اكتشاف المعادن الرغوية إنجازًا هامًا في ثورة هندسة المواد بأكملها. الرغوة المعدنية هي مادة تتكون من بنية معدنية ذات عدد كبير من المسامات المملوءة بالغازات على طولها. يمكن أن تكون مسام هذه الرغوات المعدنية على شكل وصلات أو أختام محكمة، تُعرف باسم الرغوة مفتوحة الخلية والرغوة مغلقة الخلية، على التوالي. من بينها،رغوة الألومنيوميعتبر حاليًا معدن الرغوة ذو الإمكانات الأكبر للتطبيق، ويُعرف باسم "النجم المعدني" بسبب سلسلة من الخصائص الممتازة، مثل المسامية العالية، والكثافة المنخفضة، وخفة الوزن، والقوة العالية، والضغط الجيد، وامتصاص الصدمات الجيد، وامتصاص الصوت الجيد، والحماية الكهرومغناطيسية. "النجم المعدني"، يستخدم على نطاق واسع في هندسة الطيران والتصنيع وطرق المعالجة الأخرى في مجال العلوم الفيزيائية.

الخصائص البنيوية لرغوة الألومنيوم: (أ) رغوة الألومنيوم ذات الخلايا المفتوحة؛ (ب) رغوة الألومنيوم ذات الخلايا المغلقة

2. خصائص وتطبيقاترغوة الألومنيوم
رغوة الألومنيوم معدن ذو مسامية عالية وبنية مسامية، حيث تُشكل المسامات المغلقة حوالي ثلاثة أرباع الحجم الإجمالي للمادة المعدنية، مما يجعلها خفيفة الوزن للغاية. بالإضافة إلى هذه الخصائص، تتميز رغوة الألومنيوم بخصائص امتصاص طاقة ممتازة وقابلية ضغط عالية. وفيما يتعلق بالكثافة، وجد الباحثون أن معظم عينات رغوة الألومنيوم تتراوح كثافتها بين 0.4 و1.2 غ/سم³. كما تتميز رغوة الألومنيوم بقدرتها على امتصاص الصوت، وقابليتها لإعادة التدوير، وموصليتها الحرارية المنخفضة.

تحسين هيكل جزئي مقاوم للصدمات في البالجة: 1- الطبقة العلوية؛ 2-الألومنيومدعامة رغوية؛ 3 – الجلد السفلي

فيما يتعلق بالتطبيقات، فإنّ خصائص الحماية الكهرومغناطيسية لرغوة الألومنيوم، وخفة وزنها وقدرتها على الامتصاص، تجعلها خيارًا مثاليًا للمكونات المستخدمة في أجهزة الاندماج المُتحكم بها، وصناعات السيارات والفضاء والبناء، نظرًا لقدرتها على مقاومة البيئات الفيزيائية القاسية. في أجهزة الاندماج المُتحكم بها، تُعد رغوة الألومنيوم ذات الخلايا المغلقة مادة حماية كهرومغناطيسية ممتازة. نظرًا لترابط هيكل رغوة الألومنيوم، الذي يتميز بمساحة سطح نوعية كبيرة وقدرة جيدة على امتصاص وعكس الموجات الكهرومغناطيسية، تحدث أنواع مختلفة من الخسائر، مثل خسائر الامتصاص وخسائر الانعكاس، في رغوة الألومنيوم، مما يمنحها خصائص حماية كهرومغناطيسية ممتازة. كما وُجد أن فعالية الحماية الكهرومغناطيسية لرغوة الألومنيوم تتناقص ثم تزداد مع زيادة تردد الموجات الكهرومغناطيسية. في صناعة الفضاء، تُستخدم رغوة الألومنيوم كمكون في تصنيع المخاريط الفضائية أو التوربينات، وهو أمر مفيد بشكل خاص لتقليل الوزن الإجمالي لمكونات الطائرات نظرًا لانخفاض كتلة رغوة الألومنيوم. علاوة على ذلك، تُستخدم رغوة الألومنيوم، باعتبارها مادة ممتازة لامتصاص الطاقة، في تصنيع عوازل المركبات الفضائية، وممتصات الاهتزازات، وقاع كبسولات العودة، مما يُمكّن من الهبوط الآمن ويحمي رواد الفضاء ومعداتهم. ومن خلال امتصاصها للطاقة وتخميدها للاهتزازات بفعالية، تضمن رغوة الألومنيوم سلامة رواد الفضاء في حال اصطدام المركبة الفضائية.
في صناعة السيارات، تُساعد رغوة الألومنيوم على تقليل عدد الأجزاء المستخدمة في الهيكل، مما يزيد من كفاءة عملية التجميع، مما يُسهم في نهاية المطاف في خفض التكاليف وتحسين الأداء. تُستخدم رغوة الألومنيوم حاليًا في قضبان الحماية من الصدمات، والعوارض العرضية، وعوارض الأبواب في هياكل السيارات المتوفرة في السوق.

(أ) رسم تخطيطي لأجزاء امتصاص الطاقة الموضعية في هيكل السيارة. (ب) رسم تخطيطي لهيكل من الألومنيومرغوةشريط الاصطدام.

في صناعة البناء، الاستخدام الرئيسي لـرغوة الألومنيوميُستخدم كحاجز وقائي مقاوم للحريق ضد الضوضاء الشديدة. ومن الأمثلة النموذجية للتطبيقات المعمارية لرغوة الألومنيوم ذات الخلايا المغلقة محطة مترو أنفاق لندن وساحة سوهو ريفايفال في شنغهاي، حيث استخدم المصممون كميات كبيرة من رغوة الألومنيوم لامتصاص الصوت وعزله.

(أ) (ب) صور لرغوة الألومنيوم المستخدمة في الجزء الداخلي من SOHO Plaza، شنغهاي؛ (ج) رغوة الألومنيوم + جدار امتصاص الصوت المركب من تجويف معدني في محطة بيرموندسي، مترو أنفاق لندن.

3. الخاتمة
ويعتبر اكتشاف رغوة الألومنيوم إنجازًا رائعًا.رغوة الألومنيومتجمع هذه المادة بين خصائص ممتازة للحماية الكهرومغناطيسية، وخفة الوزن، وانخفاض الكثافة، وتخميد الاهتزازات، وامتصاص الطاقة، مما يجعلها قابلة للتطبيق على نطاق واسع في مختلف الصناعات اليوم. ومن المثير للاهتمام أن رغوة الألومنيوم منتج صديق للبيئة وقابل لإعادة التدوير، مما يعني أنها مادة مستدامة يُؤمل استخدامها في عدد كبير من التطبيقات الصناعية مستقبلًا.