البحث والتطوير في مجال الرغوة المعدنية
يُعد تطوير مواد جديدة مفتاح الابتكار التكنولوجي في العصر الحديث، إذ يوفر طريقة جديدة لحماية البيئة وتوفير الطاقة، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بالاقتصاد الوطني والتحديث. لا تتميز المواد المعدنية الرغوية بخفة وزنها التي تتميز بها المواد المسامية العادية فحسب، بل تتميز أيضًا بخصائص ميكانيكية وفيزيائية ممتازة كالحرارة والكهرباء، كما أنها أسهل في التجدد من الرغوات البوليمرية، مما يوسع نطاق استخدام المواد المسامية. في السنوات الأخيرة، أدى تطوير التقنيات الجديدة إلى تحسين جودة المعادن الرغوية بشكل كبير، كما تغيرت شروط استخدام المواد الجديدة بشكل كبير. بدأ الناس يهتمون بتطوير المعادن الرغوية، وخاصة سبائك الألومنيوم الرغوية. على سبيل المثال، في صناعة السيارات، نظرًا للطلب المتزايد على السلامة وحماية البيئة، بدأ الناس يفكرون في استخدام المعادن الرغوية.
1. عملية تحضير وتطوير الرغوة المعدنية
استُلهمت عملية تحضير الرغوة المعدنية من تحضير الرغوة البوليمرية، وقد طُوّرت بشكل أكبر بفضل خصائصها المعدنية الفريدة. تُقسّم الرغوة المعدنية إلى نوعين: رغوية خلوية ورغوية مغلقة، وذلك بناءً على بنية المسام الداخلية. ويمكن تلخيص طرق التحضير على النحو التالي:
تنقسم الرغوة المعدنية إلى:
- تنقسم رغوة المعدن ذات الخلايا المغلقة إلى طريقة الرغوة المنصهرة، وطريقة الرغوة المسحوقة، وطريقة إضافة الكرة المجوفة، وطريقة الرش.
- تنقسم رغوة المعدن من خلال الثقب إلى طريقة الصب بالتسرب، وطريقة الصب الاستثماري، وطريقة التلبيد، وطريقة الطلاء المعدني.
2. خصائص معدن الرغوة
تظهر الرغوة المعدنية بعض الخصائص المثيرة للاهتمام بسبب بنيتها المسامية، وتركيب خصائص المعدن الأساسي وبنيته.
كمواد هيكلية، تعتمد الخواص الميكانيكية للرغوة المعدنية بشكل أساسي على كثافتها وخصائص المعدن الأساسي. على سبيل المثال، تتميز الرغوة المعدنية عالية الكثافة بقوة ضغط عالية، كما تتميز الرغوة المعدنية عالية القوة المصفوفية بقوة ضغط عالية.
باعتبارها مادة وظيفية، فإنها تتمتع بخصائص فيزيائية مختلفة مثل امتصاص الصوت، والترشيح، والعزل الحراري، ومقاومة اللهب، وتقليل الاهتزاز، والتخميد، وامتصاص طاقة التأثير، والحماية الكهرومغناطيسية.
ومن بينها، الأكثر دراسة واستخدامًا هو امتصاص الطاقة من خلال الرغوة المعدنية.
3. تطبيق الرغوة المعدنية
يعتمد الاستخدام على الأداء، والأداء الممتاز للمعدن الرغوي يحدد نطاقه الواسع من الاستخدامات.
تُستخدم حاليًا بعض خصائص الرغوة المعدنية في اليابان. على سبيل المثال، تُستخدم خصائص امتصاص الصوت لرغوة الألومنيوم في غرف توليد الطاقة بقطارات هوكايدو السياحية، وأجهزة خفض الضوضاء في المصانع، كما تُستخدم البنية المركبة لرغوة الألومنيوم في مقاعد قطارات JR Shinkansen، وتُستخدم الخصائص الزخرفية الفريدة لسطح الرغوة أيضًا في المباني الصناعية.
تُستخدم الرغوة المعدنية ذات المسام الواسعة كمواد ترشيح ومبادلات حرارية ومرشحات ودعامات محفزة، كما تُستخدم أيضًا كمواد أقطاب كهربائية.
وقت النشر: ٢٩ مارس ٢٠٢٢
