1. Kas yra metalo putplastis ir aliuminio putplastis
Istorijos eigoje metalo putplasčio atradimas yra svarbus visos medžiagų inžinerijos srities revoliucijos etapas. Metalo putplastis yra medžiaga, sudaryta iš metalinės konstrukcijos, kuri turi daug porų ir yra pripildyta dujų išilgai konstrukcijos [2]. Šių metalinių putų poros gali būti sujungtos arba sandarios ir atitinkamai vadinamos atvirų porų putomis ir uždarų porų putomis, kaip parodyta 2 paveiksle (a) (b) [3]. Tarp jų aliuminio putplasčio medžiaga šiuo metu yra perspektyviausias putplasčio metalas dėl savo didelio poringumo, mažo tankio, lengvo svorio, didelio stiprumo, gero suspaudžiamumo, stiprios smūgio sugerties, gero garso sugerties ir gero elektromagnetinio ekranavimo. Puikus našumas, todėl žinomas kaip „metalo žvaigždė“ [4], plačiai naudojamas kituose apdorojimo metoduose aviacijos ir kosmoso inžinerijos, gamybos ir fizinių mokslų srityse.
2 pav. Aliuminio putplasčio struktūrinės charakteristikos: a) atvirų porų aliuminio putos; (B) uždarų porų aliuminio putos [3]
2. Aliuminio putplasčio atradimas
Per visą istoriją tokios medžiagos kaip kaulas, mediena ir pemza buvo plačiai naudojamos ilgą laiką. Daugelis tyrinėtojų prognozuoja, kad šių medžiagų naudingumas paskatino dirbtinių medžiagų, tokių kaip metalo putplastis, gamybą. Nors dauguma šiuo metu naudojamų putojimo technologijų buvo pasiūlytos nuo šeštojo dešimtmečio, tyrimai parodė, kad aliuminio putplasčio atradimą galima atsekti 1926 m., kai Ma De Meller pirmą kartą paminėjo metalo putojimą prancūzų patente. Meleris kartą pasiūlė, kad metalo putojimo procesas gali būti pasiektas į išlydytą metalą įleidžiant inertines dujas arba naudojant išlydytame metale putojančią medžiagą, pvz., karbonatą. Nors tai tik idėja pagrįstas patentas, jis padeda pagrindą tolesniems aliuminio putų kūrimo žingsniams. Po 20 metų Johnas C. Elliottas šią idėją toliau išplėtojo, kurdamas atnaujintą Meller patento versiją ir pristatydamas pirmąsias turimas aliuminio putas, kurios savo ruožtu prisidėjo prie medžiagos komercializavimo Japonijoje 1990-aisiais. Išleidimas padėjo pagrindą [5].
3. Aliuminio putplasčio veikimas ir pritaikymas
Aliuminio putplastis yra didelio poringumo ir porėtos struktūros metalas, kuriame uždarytos poros sudaro apie tris ketvirtadalius viso metalo medžiagos tūrio, todėl medžiaga yra labai lengva [7]. Be minėtų savybių, putplasčio aliuminis taip pat pasižymi įspūdingomis energijos sugėrimo savybėmis ir dideliu suspaudžiamumu [7]. Kalbant apie tankį, mokslininkai nustatė, kad daugumos aliuminio putplasčio mėginių tankis yra apie 0,4-1,2 g·cm-3 [6]. Be to, aliuminio putplastis taip pat turi garso sugertį, perdirbamumą ir mažą šilumos laidumą [7].
Kalbant apie pritaikymą, aliuminio putų elektromagnetinis ekranavimas, lengvas svoris ir sugeriamosios savybės yra idealus kandidatas į komponentus, naudojamus kontroliuojamuose branduolių sintezės įrenginiuose, automobiliuose, aviacijos ir statybos pramonėje, nes yra atsparus ekstremalioms fizinėms aplinkoms. Valdomame branduolių sintezės įrenginyje uždarų porų aliuminio putos yra puiki elektromagnetinė ekranavimo medžiaga. Dėl aliuminio putplasčio karkaso sujungimo jis turi didžiulį specifinį paviršiaus plotą ir gerą gebėjimą sugerti bei atspindėti elektromagnetines bangas. Atsiranda įvairių nuostolių, tokių kaip sugerties praradimas, atspindžio praradimas ir kt., todėl putplasčio aliuminis pasižymi puikiomis elektromagnetinio ekranavimo savybėmis. Be to, taip pat buvo nustatyta, kad putplasčio aliuminio elektromagnetinio ekranavimo efektyvumas iš pradžių mažėjo, o vėliau didėja didėjant elektromagnetinių bangų dažniui [3]. Aviacijos ir kosmoso pramonėje iš putplasčio aliuminio gaminami erdvės kūgiai arba turbinų dalys. Dėl žemos putų aliuminio kokybės jis ypač naudingas mažinant bendrą orlaivio komponentų svorį [7]. O kaip puiki energiją sugerianti medžiaga, putotas aliuminis naudojamas erdvėlaivio buferiams, vibracijos slopintuvams ir erdvėlaivio grįžtamosios kabinos dugnui gaminti, kad erdvėlaivis galėtų saugiai nusileisti ir apsaugoti astronautų bei kosminės įrangos saugumą. Veiksmingai sugerdamas energiją ir amortizaciją, putotas aliuminis gali užtikrinti astronautų saugumą erdvėlaivio tūpimo metu, kaip parodyta 3 paveiksle [8].
3 pav. Patobulinta dalinė smūgiams atsparaus triumo struktūra[8]
1-viršutinė oda; 2 putų aliuminio stygos; 3 - apatinė oda
Automobilių pramonėje putų aliuminis padeda sumažinti bendrą rėme naudojamų dalių skaičių, padaro surinkimo procesą efektyvesnį ir galiausiai padeda sumažinti išlaidas bei pagerinti našumą [7]. Šiuo metu putplasčio aliuminis naudojamas automobilių kėbulų konstrukcijų anti-sadūriniuose strypuose, sijose ir durų sijose, kaip parodyta 4 paveiksle [9-10].
4 pav. a) yra dalinę energiją sugeriančių automobilio kėbulo dalių diagrama;
(B) Putplasčio aliuminio strypo, apsaugančio nuo susidūrimo, schema
Statybų pramonėje putų aliuminis dažniausiai naudojamas kaip apsauginė, ugniai atspari kliūtis, apsauganti nuo didelio triukšmo. Tipiškas uždarų porų aliuminio putų pritaikymas architektūroje yra Šanchajaus SOHO Fuxing Plaza. Dizaineris naudoja didelį putplasčio aliuminio kiekį garsui sugerti ir izoliuoti, kaip parodyta 6 paveiksle [11].
Aliuminio putplasčio atradimas laikomas nepaprastu pasiekimu. Putplasčio aliuminio medžiaga sujungia puikias elektromagnetinio ekranavimo charakteristikas, lengvą svorį, mažą tankį, smūgio ir energijos sugerties savybes, todėl šiandien ji pasižymi labai geru našumu įvairiose pramonės šakose. Platus pritaikomumas. Įdomu tai, kad aliuminio putplastis taip pat yra aplinkai nekenksmingas produktas, kurį galima perdirbti, o tai reiškia, kad tai yra tvari medžiaga ir tikimasi, kad ateityje pramonėje bus naudojamas didelis kiekis.
Paskelbimo laikas: 2021-11-30
