มาดูการผลิต คุณสมบัติ และการใช้งานของโฟมอะลูมิเนียม

โฟมอลูมิเนียมเป็นวัสดุโลหะที่มีน้ำหนักเบาและมีรูพรุน สร้างขึ้นบนฐานอะลูมิเนียม ประกอบด้วยในฟองอากาศจำนวนนับไม่ถ้วน มีลักษณะทั้งแบบโลหะและแบบโฟม ทำให้เป็นวัสดุที่มีประโยชน์ใช้สอยที่มีแนวโน้มสูง กระบวนการผลิตส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเติมสารเติมแต่งลงในอะลูมิเนียมบริสุทธิ์หรือโลหะผสมอะลูมิเนียม ตามด้วยกระบวนการโฟม ตามทฤษฎีแล้วโฟมอลูมิเนียมที่มีความหนาเท่ากันสามารถดูดซับพลังงานได้มากกว่าโฟมที่ทำจาก PVC เนื่องจากโลหะมีความแข็งมากกว่าพลาสติก

สิทธิบัตรฉบับแรกสำหรับโฟมอลูมิเนียมมอบให้กับนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน A. Sonik ในปี 1948 โดย Elliot ประสบความสำเร็จในการผลิตโฟมอลูมิเนียมสามปีต่อมา ในช่วงทศวรรษ 1960 บริษัท Esser ในสหรัฐอเมริกาได้ก่อตั้งโฟมอลูมิเนียมศูนย์วิจัยและพัฒนา ในปี 1991 สถาบันวิจัยอุตสาหกรรมคิวชูของญี่ปุ่นประสบความสำเร็จในการพัฒนากระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมสำหรับโฟมอลูมิเนียมการประชุมระดับโลกครั้งแรกเกี่ยวกับโลหะโฟมจัดขึ้นที่เมืองเบรเมิน ประเทศเยอรมนี ในปี 2542 โดยเน้นที่การผลิตและการใช้งานของโฟมอลูมิเนียม-

จนถึงปัจจุบันโฟมอลูมิเนียมวัสดุและชิ้นส่วนที่มีการใช้งานหลากหลายได้ถูกผลิตขึ้นทั่วโลกและถูกนำไปใช้ในภาคอุตสาหกรรมอย่างกว้างขวาง นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มที่กว้างขวางในด้านการก่อสร้าง วิศวกรรมเคมี การขนส่ง และการบินอวกาศในอนาคต

คุณสมบัติหลักของโฟมอะลูมิเนียม

โดยธรรมชาติแล้ว เป็นวัสดุใหม่ที่เป็นที่ต้องการอย่างมากโฟมอลูมิเนียมมี "ความพิเศษ" ที่แฝงอยู่หลายประการ:

1. น้ำหนักเบาและมีความแข็งแกร่งสูง:ความหนาแน่นของโฟมอลูมิเนียมมีค่าประมาณ 0.1 ถึง 0.4 เท่าของอลูมิเนียมตัน แต่ความสูงจำเพาะในการดัดงออาจมากกว่าเหล็กถึง 1.5 เท่าก็ได้
2. ทนทานต่อแรงกระแทกและการดูดซับแรงกระแทกได้ดีเยี่ยม:ประสิทธิภาพการลดแรงสั่นสะเทือนของโฟมอลูมิเนียมอาจมากกว่าอลูมิเนียมแข็ง 5 ถึง 10 เท่า ตัวอย่างเช่นโฟมอลูมิเนียมด้วยรูพรุน 84% ที่ผ่านการเปลี่ยนรูป 50% สามารถดูดซับพลังงานได้มากกว่า 2.5 MJ/M3C ซึ่งเหนือกว่าวัสดุดูดซับแรงกระแทกอื่นๆ ในการดูดซับพลังงานอย่างมาก
3. ประสิทธิภาพเสียงที่ยอดเยี่ยม:ในสถานะเซลล์ปิด เมื่อความถี่คลื่นเสียงอยู่ระหว่าง 800 ถึง 4,000 เฮิรตซ์ ค่าสัมประสิทธิ์ฉนวนเสียงของโฟมอลูมิเนียมสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 0.9 ในสถานะไมโครทรูโฮลและทรูโฮล เมื่อความถี่คลื่นเสียงอยู่ระหว่าง 125 ถึง 4,000 เฮิรตซ์ ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับเสียงของโฟมอลูมิเนียมสามารถเข้าถึง 0.8 โดยมีค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับเสียงเฉลี่ยแบนด์อ็อกเทฟเกิน 0.4
4. ประสิทธิภาพความร้อนที่ดี:เซลล์ปิดโฟมอลูมิเนียมมีรูพรุน 80% ถึง 90% มีค่าการนำความร้อน 0.3 ถึง 1 W/(mK) ใกล้เคียงกับหินอ่อน เมื่อถูกพาความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับ จะสามารถนำความร้อนได้ดีเยี่ยม
5. ยังคงรักษาความต้านทานการกัดกร่อนของอลูมิเนียม ดูดซับความชื้นต่ำ ไม่เสื่อมสภาพ และไม่เป็นพิษ
6. การประมวลผลและการติดตั้งที่สะดวก:โฟมอลูมิเนียมสามารถตัด เจาะ ติดกาว และอัดขึ้นรูปเป็นรูปทรงต่างๆ ได้โดยใช้แม่พิมพ์ นอกจากนี้ยังสามารถผ่านการบำบัดพื้นผิวได้เช่นเดียวกับอลูมิเนียมทั่วไป และสร้างเป็นแผ่นขนาดใหญ่ที่มีน้ำหนักเบาและมีความแข็งแกร่งสูง เนื่องจากมี "โครงสร้าง" ที่เบาโฟมอลูมิเนียมวัสดุนี้สามารถติดตั้งได้ง่ายในที่สูงโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ยกเชิงกลใดๆ ช่วยให้ติดกาวกับเพดานและผนังได้โดยตรง

วิธีการผลิตโฟมอลูมิเนียม

วิธีการผลิตเบื้องต้นสำหรับโฟมอลูมิเนียมรวม:

1. วิธีเฟสของเหลว:ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสร้างโครงสร้างโฟมจากอะลูมิเนียมเหลว โดยสามารถทำได้โดยการสร้างโฟมโดยตรงในอะลูมิเนียมหลอมเหลว หรือโดยการหล่อวัสดุที่มีรูพรุนโดยใช้โฟมโพลีเมอร์หรือสารสร้างรูพรุนที่อัดแน่น
2. วิธีเฟสของแข็ง:วัสดุที่มีรูพรุนยังสามารถผลิตได้โดยใช้ผงอะลูมิเนียมแทนอะลูมิเนียมเหลว เนื่องจากวิธีการแบบเฟสแข็งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเผาผนึกเพื่อยึดอนุภาคอะลูมิเนียมเข้าด้วยกัน และอะลูมิเนียมยังคงอยู่ในสถานะของแข็งโฟมอลูมิเนียมที่ผลิตด้วยวิธีนี้จะมีโครงสร้างแบบรูทะลุ
3. วิธีการชุบด้วยไฟฟ้า:วิธีนี้ใช้โฟมพลาสติกเป็นฐานหลัก จากนั้นจึงทำให้โฟมพลาสติกเป็นสื่อไฟฟ้าและเคลือบด้วยอลูมิเนียม เทคโนโลยีปัจจุบันทำให้โฟมพลาสติกเป็นสื่อไฟฟ้าได้โดยใช้กรรมวิธีต่างๆ เช่น การเคลือบแบบจุ่มด้วยกาวนำไฟฟ้า การชุบด้วยสารเคมี และการสปัตเตอร์ฟิล์มดีบุกด้วยแมกนีตรอนโฟมอลูมิเนียมที่ผลิตด้วยวิธีนี้จะมีรูพรุนที่เล็กกว่าและสม่ำเสมอกว่า มีรูพรุนที่ค่อนข้างสูงกว่า และมีคุณสมบัติประสิทธิภาพและการลดแรงสั่นสะเทือนที่เหนือกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโฟมอลูมิเนียมผลิตโดยวิธีการหล่อ

การใช้งานของโฟมอลูมิเนียม

เพราะโฟมอลูมิเนียมผสานรวมคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมหลายประการเข้าด้วยกัน ซึ่งมีข้อได้เปรียบที่ไม่มีใครทัดเทียมในสาขาต่างๆ ที่ต้องการใช้คุณสมบัติเหล่านี้อย่างครอบคลุม

1. การขนส่ง:การใช้วัสดุน้ำหนักเบาในรถยนต์และรถจักรยานยนต์สามารถช่วยลดน้ำหนักรถได้อย่างมาก จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้น้ำมันได้อย่างมากโฟมอลูมิเนียมสามารถนำมาใช้สร้างส่วนประกอบโครงสร้างที่มีน้ำหนักเบาแต่แข็งแรง เช่น แผงกั้นรถยนต์และฝากระโปรงท้ายรถ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นวัสดุสำหรับคานรับแรงกระแทกรอบตัวรถได้ โดยช่วยลดการเสียรูปของโซนการกระแทกได้อย่างมากด้วยความสามารถในการดูดซับพลังงานที่ยอดเยี่ยม โดยประมาณแล้ว น้ำหนักของชิ้นส่วนรถยนต์สามารถลดลงได้มากกว่า 50% โดยไม่กระทบต่อความแข็งแกร่ง ด้วยต้นทุนน้ำมันที่สูงขึ้นและการต่อต้านก๊าซเรือนกระจกจากทั่วโลกโฟมอลูมิเนียมจะมีข้อได้เปรียบเหนือกว่าพลาสติกที่ทำจากปิโตรเลียมในอนาคต
2. การบินและอวกาศ:ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศในปัจจุบัน วัสดุที่มีโครงสร้างรังผึ้งถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกระบวนการผลิตที่ซับซ้อน วัสดุที่มีโครงสร้างรังผึ้งจึงมีราคาค่อนข้างแพงโฟมอลูมิเนียมแผงแซนวิชมีลักษณะคล้ายวัสดุที่มีโครงสร้างรังผึ้งตรงที่เป็นวัสดุที่มีความหนาแน่นต่ำและมีความแข็งแรงจำเพาะสูง แต่โฟมอลูมิเนียมมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุนที่สำคัญและมีแนวโน้มสูงที่จะเข้ามาแทนที่วัสดุที่มีโครงสร้างรังผึ้งในการพัฒนาในอนาคต
3. อุตสาหกรรมก่อสร้าง:สถาปัตยกรรมสมัยใหม่มุ่งเน้นเรื่องประสิทธิภาพการใช้พลังงานและการปกป้องสิ่งแวดล้อม โดยไม่กระทบความปลอดภัยโฟมอลูมิเนียมแผงมีน้ำหนักเบาและแข็งแรง นอกจากนี้ เนื่องจากโลหะมีข้อดีในตัว จึงทำให้มีคุณสมบัติทนไฟได้ดีเยี่ยม จึงสามารถใช้แผงตกแต่งภายในลิฟต์และส่วนประกอบอาคารบางส่วนได้อย่างแพร่หลาย ช่วยลดการใช้พลังงาน
4. วัสดุลดเสียงรบกวนบนท้องถนน-มลพิษทางเสียงจากการจราจรเป็นปัญหาที่ยุ่งยากในการบริหารจัดการเมืองมาโดยตลอด การถือกำเนิดของโฟมอลูมิเนียมนำข่าวดีมาแจ้งแก่ผู้ดูแลระบบโฟมอลูมิเนียมสามารถนำมาใช้ทำแผงกั้นเสียงข้างทางรถไฟในเมือง สะพานลอย และทางหลวง ปัจจุบันวัสดุกระจกและพลาสติกที่ใช้แล้วไม่เหมาะและมีผลในการลดเสียงรบกวนต่ำ ประสิทธิภาพในการลดเสียงรบกวนของโฟมอลูมิเนียมมีน้ำหนักประมาณสองเท่าของวัสดุเหล่านี้ และได้ถูกนำไปใช้ในบางประเทศที่พัฒนาแล้วแล้ว

ความท้าทายและแนวโน้มในอนาคต

ในปัจจุบันนี้โฟมอลูมิเนียมอุตสาหกรรมนี้กำลังเติบโตทั้งในประเทศและต่างประเทศ แต่ดูเหมือนว่าจะประสบปัญหาในการพัฒนา ตัวแทนโฟมที่ใช้ในการผลิตอลูมิเนียมโฟมในปัจจุบันไม่เพียงแต่มีประสิทธิภาพในการสร้างโฟมต่ำและให้ผลลัพธ์ที่ไม่น่าพอใจเท่านั้น แต่ยังมีราคาค่อนข้างแพงอีกด้วย ทำให้การพัฒนาอลูมิเนียมโฟมมีอุปสรรคอย่างมากโฟมอลูมิเนียมอุตสาหกรรม ดังนั้น การพัฒนาสารก่อฟองที่มีประสิทธิภาพและมีราคาสมเหตุสมผลจะกำหนดความสำเร็จหรือความล้มเหลวของโฟมอลูมิเนียมวัสดุ.

ประเทศพัฒนาแล้วทั่วโลกได้ประยุกต์ใช้อย่างประสบความสำเร็จโฟมอลูมิเนียมในอุตสาหกรรมก่อสร้าง การขนส่ง เครื่องจักร และอิเล็กทรอนิกส์ ในช่วงต้นปี 2008 ต่างประเทศโฟมอลูมิเนียมการผลิตในตลาดอยู่ที่ 2.173 ล้านตัน ด้วยการพัฒนาอุตสาหกรรมที่ค่อยเป็นค่อยไป อัตราความพึงพอใจต่อความต้องการก็ลดลงอย่างช้าๆ แสดงให้เห็นว่าการผลิตในปัจจุบันเริ่มลดลงตามความต้องการ ดังนั้นจึงเป็นโอกาสในการเข้าสู่ตลาด ในฐานะ "เทคโนโลยีสีดำ" ในด้านวัสดุ เมื่อโฟมอลูมิเนียมพัฒนาไปอนาคตจะไร้ขีดจำกัด