โฟมโลหะ: วัสดุโลหะชนิดใหม่ที่ทั้ง “แข็งแรง” และ “น้ำหนักเบา”

โลหะโฟมมีโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ผสมผสานลักษณะของโลหะและคุณสมบัติการทำงานของวัสดุที่มีรูพรุน โฟมโลหะเป็นวัสดุโลหะที่มีรูพรุน ความพรุนภายในอาจสูงถึง 90% หรือมากกว่า รูปร่างเหมือน "โฟม" หรือ "รังผึ้ง" ทำลายแนวคิดดั้งเดิมของโครงสร้างโลหะหนาแน่นทั้งลักษณะของโลหะ "แข็งแรง" และลักษณะของฟอง "เบา" เป็นการผสมผสานโครงสร้างและฟังก์ชันใหม่ของวัสดุโลหะ "ทำลายแนวคิดดั้งเดิมของโครงสร้างโลหะหนาแน่นและมีทั้งลักษณะของโลหะและฟอง ซึ่งเป็นวัสดุโลหะชนิดใหม่ที่มีการผสานโครงสร้างและฟังก์ชัน เนื่องจากโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ โฟมโลหะจึงไม่เพียงแต่รักษาสภาพนำไฟฟ้า ความเหนียว ความสามารถในการเชื่อม และลักษณะอื่น ๆ ของวัสดุโลหะพื้นฐานเท่านั้น แต่ยังมีคุณสมบัติการทำงานของวัสดุที่มีรูพรุน เช่น การดูดซับพลังงานและการลดการสั่นสะเทือน การลดเสียงรบกวน การป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า การซึมผ่านของอากาศและการซึมผ่านของน้ำ ซึ่งดึงดูดความสนใจอย่างกว้างขวางในสาขาวิทยาศาสตร์วัสดุในและต่างประเทศ และใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาการบินและอวกาศและปิโตรเคมี

วิธีหลักในการจัดประเภทโฟมโลหะมีดังนี้:
(1) ตามขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนและความพรุน: เส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนน้อยกว่า 0.3 มม. ความพรุนระหว่าง 45% ถึง 90% เรียกว่าโลหะที่มีรูพรุน และเส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุน 0.5-6 มม. ความพรุนมากกว่า 90% เรียกว่าโฟมโลหะ
(2) ตามโครงสร้างรูพรุน: แบ่งออกเป็นโครงสร้างรูพรุนทะลุและโครงสร้างรูพรุนปิด
(3) ตามกระบวนการเตรียม: ในขั้นแรกเตรียมโดยวิธีการโฟม เรียกว่าโฟมโลหะ และต่อมาได้พัฒนาวิธีการหล่อแบบซึมผ่าน และวิธีการเตรียมอื่นๆ เรียกอีกอย่างว่าโลหะระบายอากาศ
(4) ตามประเภทของเมทริกซ์: โฟมอลูมิเนียม โฟมนิกเกิล โฟมทองแดง และอื่นๆ กระบวนการเตรียม วิธีการเตรียมแบบดั้งเดิมเพื่อให้ได้โฟมโลหะส่วนใหญ่เป็นโครงสร้างรูพรุนที่ไม่สม่ำเสมอและซับซ้อน และการพิมพ์ 3 มิติสามารถควบคุมโครงสร้างรูพรุนได้อย่างแม่นยำ ในแง่ของความแม่นยำเพื่อเพิ่มขีดความสามารถของโฟมโลหะเพื่อขยายสถานการณ์การใช้งาน เช่น ไททาเนียมที่มีรูพรุนในทางการแพทย์ เครื่องมือความแม่นยำ และสาขาอื่นๆ เพื่อเติมช่องว่างการใช้งานโฟมโลหะ

วัสดุผสานรวมโครงสร้างและฟังก์ชัน โฟมโลหะ มีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวาง
โฟมโลหะผสานโครงสร้างและฟังก์ชันเข้าด้วยกัน: ในฐานะวัสดุโครงสร้าง โฟมโลหะมีคุณลักษณะของน้ำหนักเบาและมีความแข็งแรงจำเพาะสูง ในฐานะวัสดุที่ใช้งานได้ โฟมโลหะมีคุณสมบัติทางกายภาพที่หลากหลายซิกคุณสมบัติต่างๆ เช่น รูพรุน การลดการสั่นสะเทือน การดูดซับเสียง การป้องกันเสียง การกระจายความร้อน การดูดซับแรงกระแทก การป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า และอื่นๆ ด้วยคุณสมบัติเฉพาะตัว โฟมโลหะจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาอุตสาหกรรมและสาขาเทคโนโลยีขั้นสูง:
(1) การใช้คุณสมบัติที่มีน้ำหนักเบาและความแข็งแรงจำเพาะสูง ทำให้ใช้ทำอุปกรณ์ลอยน้ำ อุปกรณ์กีฬา (เช่น รถเลื่อน ฯลฯ) และชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องของยานอวกาศ
(2) การใช้วัสดุที่มีรูพรุนในการผลิตตัวกรองทางเคมี เพื่อการฟอกน้ำที่ใช้ในเครื่องแปรรูปก๊าซ การเติมน้ำมันตลับลูกปืนอัตโนมัติ ของตกแต่งที่มีกลิ่นหอม ฯลฯ
(3) การใช้การลดแรงสั่นสะเทือน ประสิทธิภาพการลดแรงสั่นสะเทือน โดยผลิตเป็นตัวกันกระแทก ตัวดูดซับแรงสั่นสะเทือน เช่น โครงลงจอดของยานอวกาศ เบาะกันกระแทกของเกียร์ลิฟต์ และกล่องต่างๆ โดยเฉพาะกล่องขนส่งทางอากาศ ฐานเครื่องมือกล ฐาน วงแหวนลดแรงสั่นสะเทือน และอื่นๆ
(4) การใช้คุณสมบัติป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า น้ำหนักเบา และการดูดซับเสียงที่ยอดเยี่ยม รวมถึงคุณสมบัติในการป้องกันเสียง ถูกนำมาใช้ในการผลิตแผงป้องกันเสียง เปลือกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และโครงสร้างห้องป้องกันไฟฟ้าของอุตสาหกรรมก่อสร้าง

ในวัสดุเฉพาะ โฟมโลหะใช้กันอย่างแพร่หลายในอลูมิเนียม นิกเกิล ทองแดง และโลหะผสมของทองแดง โดยคุณสมบัติหลักของวัสดุเมทริกซ์และพื้นที่การใช้งานที่แตกต่างกันนั้นมีความหลากหลาย
(1) โฟมอลูมิเนียม: เนื่องจากเป็นวัสดุโฟมโลหะที่ได้รับการพัฒนาในช่วงแรก ข้อได้เปรียบหลักของโฟมอลูมิเนียมจึงอยู่ที่น้ำหนักเบา ฉนวนกันความร้อน ฉนวนกันเสียง การป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การดูดซับพลังงานแรงกระแทก ฯลฯ ซึ่งใช้ในชั้นป้องกันแรงกระแทกของขีปนาวุธ เครื่องบิน และชิ้นส่วนรีไซเคิล และยังใช้ในด้านบัฟเฟอร์รถยนต์ อุปกรณ์ลดแรงสั่นสะเทือนทางอิเล็กทรอนิกส์และเครื่องกล ฝาครอบป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟในพัลส์ และอื่นๆ
(2) โฟมนิกเกิล: ด้วยโครงสร้างรูพรุนที่เชื่อมต่อกันและความพรุนสูง โฟมนิกเกิลมีการระบายอากาศสูง พื้นที่ผิวสูง และแรงเส้นเลือดฝอย ในขณะที่มีความต้านทานการกัดกร่อน จึงมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ โดยทั่วไปจะใช้ในการผลิตตัวกรองของเหลว ตัวเร่งปฏิกิริยา เครื่องพ่นละออง แผ่นอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ และตัวแลกเปลี่ยนความร้อน
(3) โฟมทองแดง: โฟมทองแดงมีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าและความเหนียวที่ดี ในการเตรียมวัสดุขั้วลบของแบตเตอรี่ (ตัวพา) ตัวพาตัวเร่งปฏิกิริยา วัสดุป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า และด้านอื่นๆ ที่มีศักยภาพอย่างมาก