Kompozitní kovová pěna. Kredit: NC State University.

V dnešní době je pro komponenty v klíčových zařízeních, která by v případě selhání mohla ohrozit mnoho lidských životů, zásadní, aby vydržely značnou mechanickou námahu v extrémních podmínkách, především pokud jde o mnohokrát opakovanou zátěž při vysokých teplotách. Takovou věc rozhodně nezvládne jakýkoliv odolný materiál.

Afsaneh Rabieiová: Kredit: NC State University.

Týká se to například proudových motorů, turbín, hypersonických technologií, spalovacích motorů nebo třeba jaderných reaktorů. Seznam extrémně namáhaných komponent se navíc průběžně zvětšuje, takže trvá poptávka po materiálech, které by takovou věc zvládly.

Logo. Kredit: NC State University.

Materiálová vědkyně Afsaneh Rabieiová z North Carolina State University a její kolegové nedávno potvrdili, že výborným kandidátem na materiál s takovými vlastnostmi jsou kompozitní kovové pěny (CMF, composite metal foam). Jejich experimenty zřetelně ukazují, kompozitní kovové pěny jsou výjimečně odolné ve vysokých, v nichž vydrží veliký počet cyklů zátěže.

Kompozitní kovové pěny obvykle tvoří duté kuličky z materiálů jako je nerezová ocel, nikl nebo i další kovy a slitiny, které jsou umístěné v kovové matrici. Výsledný materiál je velmi lehký a současně výjimečně pevný vůči mechanickým silám. Asi není nutné zdůrazňovat, že se nabízí pro nepřeberné množství aplikací, od komponent letadel a raket až po automobilové nebo i osobní pancíře, stejně jako pro skladování a transport nebezpečných až extrémně nebezpečných látek.

Rabieiová s kolegy testovali kompozitní kovovou pěnu z ocelových kuliček v ocelové matrici. Vystavili ji ohromnému množství cyklů zátěže při teplotě 23, 400 a 600 stupňů Celsia. Při teplotě 400 °C vydržela kovová pěna cyklus zátěže mezi 6 a 60 megapascaly celkem 1,3milionkrát. V experimentu při 600 °C materiál zvládl cyklus zátěže mezi 4,6 a 40 megapascaly více než 1,2milionkrát. V obou případech museli vědci experiment ukončit z časových důvodů. Kompozitní kovová pěna zůstala v pohodě. Jak se zdá, kompozitní kovové pěny čeká velká budoucnost.

Video: What is Metal Foam and Why Does it Work? | Sci NC

Video: INTERESTING MATERIALS: Metal Foams

Literatura

North Carolina State University 7. 10. 2025.

Journal of Materials Science 60: 19184–19203.