1. โลหะโฟมและอลูมิเนียมโฟมคืออะไร
ตลอดประวัติศาสตร์ การค้นพบโลหะโฟมถือเป็นก้าวสำคัญในการปฏิวัติของสาขาวิศวกรรมวัสดุทั้งหมด โฟมโลหะเป็นวัสดุที่ประกอบด้วยโครงสร้างโลหะที่มีรูพรุนจำนวนมากซึ่งเต็มไปด้วยก๊าซตามโครงสร้าง รูพรุนของโฟมโลหะเหล่านี้อาจอยู่ในรูปของการเชื่อมต่อหรือซีลปิดสนิท ซึ่งเรียกว่าโฟมเซลล์เปิดและโฟมเซลล์ปิดตามลำดับ ในจำนวนนี้โฟมอลูมิเนียมในปัจจุบันเป็นโลหะโฟมที่มีศักยภาพในการนำไปประยุกต์ใช้มากที่สุด และเป็นที่รู้จักในชื่อ “เมทัลสตาร์” เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมหลายประการ เช่น มีรูพรุนสูง ความหนาแน่นต่ำ น้ำหนักเบา มีความแข็งแรงสูง อัดได้ดี ดูดซับแรงกระแทกได้ดี ดูดซับเสียงได้ดี และป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า “เมทัลสตาร์” ใช้กันอย่างแพร่หลายในงานวิศวกรรมการบินและอวกาศ การผลิต และวิธีการประมวลผลอื่นๆ ในสาขาวิทยาศาสตร์กายภาพ

ลักษณะโครงสร้างของโฟมอลูมิเนียม: (ก) โฟมอลูมิเนียมเซลล์เปิด (ข) โฟมอลูมิเนียมเซลล์ปิด

2. คุณสมบัติและการใช้งานของโฟมอลูมิเนียม
โฟมอะลูมิเนียมเป็นโลหะที่มีรูพรุนและโครงสร้างรูพรุนสูง โดยรูพรุนที่ปิดสนิทคิดเป็นประมาณสามในสี่ของปริมาตรทั้งหมดของวัสดุโลหะ ทำให้วัสดุนี้มีน้ำหนักเบามาก นอกจากคุณสมบัติเหล่านี้แล้ว โฟมอะลูมิเนียมยังมีคุณสมบัติในการดูดซับพลังงานที่น่าประทับใจและมีความสามารถในการบีบอัดสูง ในส่วนของความหนาแน่น นักวิจัยพบว่าตัวอย่างโฟมอะลูมิเนียมส่วนใหญ่มีความหนาแน่นประมาณ 0.4-1.2 g-cm-3 นอกจากนี้ โฟมอะลูมิเนียมยังดูดซับเสียง รีไซเคิลได้ และมีค่าการนำความร้อนต่ำ

โครงสร้างบางส่วนของห้องเครื่องที่ทนทานต่อแรงกระแทกได้รับการปรับปรุง: 1 – ผิวด้านบน; 2 –อลูมิเนียมโฟมทรัส 3 – ผิวส่วนล่าง

ในส่วนของการใช้งาน คุณสมบัติในการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า น้ำหนักเบา และดูดซับของโฟมอลูมิเนียมทำให้โฟมอลูมิเนียมเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับส่วนประกอบที่ใช้ในอุปกรณ์หลอมรวมแบบควบคุม อุตสาหกรรมยานยนต์ อวกาศ และการก่อสร้าง เนื่องจากโฟมอลูมิเนียมเซลล์ปิดเป็นวัสดุป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมในอุปกรณ์หลอมรวมแบบควบคุม เนื่องจากโครงโฟมอลูมิเนียมเชื่อมต่อกัน ซึ่งมีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่และมีความสามารถในการดูดซับและสะท้อนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดี จึงเกิดการสูญเสียต่างๆ เช่น การสูญเสียการดูดซับและการสูญเสียการสะท้อนในโฟมอลูมิเนียม ซึ่งทำให้โฟมอลูมิเนียมมีคุณสมบัติในการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม นอกจากนี้ยังพบว่าประสิทธิภาพในการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของโฟมอลูมิเนียมลดลงและเพิ่มขึ้นตามความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น ในอุตสาหกรรมอวกาศ โฟมอลูมิเนียมใช้เป็นส่วนประกอบในการผลิตกรวยหรือกังหันในอวกาศ ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งในการลดน้ำหนักรวมของส่วนประกอบเครื่องบินเนื่องจากโฟมอลูมิเนียมมีมวลน้อย นอกจากนี้ โฟมอะลูมิเนียมยังใช้เป็นวัสดุดูดซับพลังงานได้ดีเยี่ยมในการผลิตบัฟเฟอร์ยานอวกาศ ตัวดูดซับการสั่นสะเทือน และฐานแคปซูลส่งกลับยานอวกาศ ซึ่งช่วยให้ลงจอดได้อย่างปลอดภัยและปกป้องนักบินอวกาศและอุปกรณ์ในอวกาศ โฟมอะลูมิเนียมสามารถดูดซับพลังงานและลดการสั่นสะเทือนได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงรับประกันความปลอดภัยของนักบินอวกาศในกรณีที่ยานอวกาศกระแทกพื้น
ในอุตสาหกรรมยานยนต์ โฟมอะลูมิเนียมช่วยลดจำนวนชิ้นส่วนทั้งหมดที่ใช้ในโครงรถ ทำให้กระบวนการประกอบมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะช่วยลดต้นทุนและปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน ปัจจุบัน โฟมอะลูมิเนียมถูกนำมาใช้ในแถบกันกระแทก คานขวาง และคานประตูของโครงสร้างตัวถังรถยนต์ในท้องตลาด

(ก) แผนผังของส่วนดูดซับพลังงานเฉพาะจุดของตัวถัง (ข) แผนผังของอะลูมิเนียมโฟมบาร์กันกระแทก

ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง การใช้หลักๆ คือโฟมอลูมิเนียมเป็นวัสดุป้องกันไฟที่ทนทานต่อเสียงดัง ตัวอย่างทั่วไปของการใช้งานสถาปัตยกรรมด้วยโฟมอะลูมิเนียมเซลล์ปิด ได้แก่ สถานีรถไฟใต้ดินลอนดอนและ SOHO Revival Square ในเซี่ยงไฮ้ ซึ่งนักออกแบบใช้โฟมอะลูมิเนียมจำนวนมากเพื่อดูดซับเสียงและเป็นฉนวน

(ก) (ข) รูปถ่ายของโฟมอลูมิเนียมที่ใช้ภายในอาคาร SOHO Plaza เซี่ยงไฮ้ (ค) โฟมอลูมิเนียม + ผนังดูดซับเสียงคอมโพสิตโพรงโลหะที่สถานี Bermondsey รถไฟใต้ดินลอนดอน

3. บทสรุป
การค้นพบโฟมอะลูมิเนียมถือเป็นความสำเร็จที่น่าทึ่งโฟมอลูมิเนียมวัสดุนี้มีคุณสมบัติในการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดี มีน้ำหนักเบา ความหนาแน่นต่ำ มีคุณสมบัติในการลดการสั่นสะเทือนและดูดซับพลังงาน ทำให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ได้อย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ที่น่าสนใจคือโฟมอะลูมิเนียมยังเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและสามารถนำกลับมารีไซเคิลได้ ซึ่งหมายความว่าเป็นวัสดุที่ยั่งยืนซึ่งหวังว่าจะนำไปใช้ในงานอุตสาหกรรมต่างๆ มากมายในอนาคต