1. Apakah buih logam dan buih aluminium
Dalam perjalanan sejarah, penemuan logam berbuih merupakan satu peristiwa penting dalam revolusi seluruh bidang kejuruteraan bahan. Buih logam adalah bahan yang terdiri daripada struktur logam yang mempunyai jumlah pori yang besar dan diisi dengan gas di sepanjang struktur [2]. Liang-liang buih logam ini boleh disambungkan atau dimeterai, dan masing-masing dipanggil buih sel terbuka dan buih sel tertutup, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2(a)(b) [3]. Antaranya, bahan berbuih aluminium pada masa ini merupakan logam buih yang paling menjanjikan, kerana keliangannya yang tinggi, ketumpatan rendah, ringan, kekuatan tinggi, kebolehmampatan yang baik, penyerapan hentaman yang kuat, prestasi penyerapan bunyi yang baik, dan prestasi pelindung elektromagnet yang baik. Prestasi cemerlang, oleh itu dikenali sebagai "bintang logam" [4], digunakan secara meluas dalam kaedah pemprosesan lain dalam bidang kejuruteraan aeroangkasa, pembuatan dan sains fizikal.
Rajah 2. Ciri-ciri struktur aluminium berbuih: (a) Buih aluminium sel terbuka; (B) Buih aluminium sel tertutup [3]
2. Penemuan aluminium berbuih
Sepanjang sejarah, bahan seperti tulang, kayu, dan batu apung telah digunakan secara meluas sejak sekian lama. Ramai penyelidik meramalkan bahawa kegunaan bahan-bahan ini telah menggalakkan pengeluaran bahan buatan manusia seperti busa logam. Walaupun kebanyakan teknologi berbuih yang digunakan pada masa ini telah dicadangkan sejak 1950-an, kajian telah menunjukkan bahawa penemuan aluminium berbuih boleh dikesan kembali ke 1926, apabila Ma De Meller pertama kali menyebut logam berbuih dalam paten Perancis. Meller pernah mencadangkan bahawa proses berbuih logam boleh dicapai dengan memasukkan gas lengai ke dalam logam cair, atau dengan menggunakan agen berbuih seperti karbonat dalam logam cair. Walaupun ini hanyalah paten berdasarkan idea, ia meletakkan asas untuk langkah seterusnya yang diperlukan dalam pembangunan buih aluminium. John C. Elliott mengembangkan lagi idea ini 20 tahun kemudian, mereka bentuk versi terkini paten Meller dan memperkenalkan buih aluminium pertama yang tersedia, yang seterusnya menyumbang kepada pengkomersilan bahan di Jepun pada 1990-an. Pelepasan itu meletakkan asas [5].
3. Prestasi dan penggunaan aluminium berbuih
Aluminium berbuih adalah logam dengan keliangan yang tinggi dan struktur berliang, di mana liang tertutup menyumbang kira-kira tiga perempat daripada jumlah isipadu bahan logam, menjadikan bahan itu sangat ringan [7]. Selain ciri-ciri di atas, aluminium berbuih juga mempunyai ciri-ciri penyerapan tenaga yang mengagumkan dan kebolehmampatan yang tinggi [7]. Mengenai ketumpatan, penyelidik mendapati bahawa ketumpatan kebanyakan sampel berbuih aluminium adalah kira-kira 0.4-1.2 g·cm-3 [6]. Selain itu, aluminium berbuih juga mempunyai penyerapan bunyi, kebolehkitar semula dan kekonduksian terma yang rendah [7].
Dari segi aplikasi, perisai elektromagnet, ringan dan sifat penyerapan buih aluminium menjadikannya calon yang ideal untuk komponen yang digunakan dalam peranti pelakuran nuklear terkawal, kereta, aeroangkasa dan industri pembinaan kerana ketahanannya terhadap persekitaran fizikal yang melampau. Dalam peranti pelakuran nuklear yang boleh dikawal, buih aluminium sel tertutup ialah bahan perisai elektromagnet yang sangat baik. Disebabkan oleh sambungan rangka buih aluminium, ia mempunyai luas permukaan khusus yang besar dan keupayaan yang baik untuk menyerap dan memantulkan gelombang elektromagnet. Pelbagai kerugian berlaku, seperti kehilangan penyerapan, kehilangan pantulan, dan lain-lain, supaya aluminium berbuih mempunyai prestasi pelindung elektromagnet yang sangat baik. Selain itu, juga didapati bahawa keberkesanan pelindung elektromagnet aluminium berbuih menunjukkan trend pertama menurun dan kemudian meningkat dengan peningkatan frekuensi gelombang elektromagnet [3]. Dalam industri aeroangkasa, aluminium berbuih digunakan untuk membuat kon angkasa atau bahagian turbin. Oleh kerana kualiti aluminium berbuih yang rendah, ia amat berguna untuk mengurangkan jumlah berat komponen pesawat [7]. Dan sebagai bahan penyerap tenaga yang sangat baik, aluminium berbuih digunakan untuk mengeluarkan penampan kapal angkasa, penyerap getaran dan bahagian bawah kabin pemulangan kapal angkasa, supaya kapal angkasa dapat mencapai pendaratan yang selamat dan melindungi keselamatan angkasawan dan peralatan angkasa. Melalui penyerapan tenaga dan penyerapan kejutan yang berkesan, aluminium berbuih boleh memastikan keselamatan angkasawan di bawah kesan pendaratan kapal angkasa, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3 [8].
Rajah 3. Penambahbaikan struktur separa bilge tahan hentaman[8]
1-kulit atas; Tali aluminium 2-buih; 3-kulit bawah
Dalam industri automotif, aluminium berbuih membantu mengurangkan jumlah bahagian yang digunakan dalam bingkai, menjadikan proses pemasangan lebih cekap, dan akhirnya membantu mengurangkan kos dan meningkatkan prestasi [7]. Pada masa ini, aluminium buih digunakan dalam palang anti-perlanggaran, rasuk dan rasuk pintu dalam struktur badan kereta di pasaran, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4 [9-10].
Rajah 4. (a) ialah gambar rajah bahagian menyerap tenaga separa badan kereta;
(B) Gambarajah skematik bar anti-perlanggaran aluminium buih
Dalam industri pembinaan, penggunaan utama aluminium berbuih adalah sebagai pelindung, penghalang tahan api untuk mengelakkan bunyi yang teruk. Aplikasi biasa buih aluminium sel tertutup dalam seni bina ialah Shanghai SOHO Fuxing Plaza. Pereka bentuk menggunakan sejumlah besar aluminium buih untuk menyerap dan melindungi bunyi, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6 [11].
Penemuan aluminium berbuih dianggap sebagai satu pencapaian yang luar biasa. Bahan aluminium berbuih menggabungkan prestasi pelindung elektromagnet yang sangat baik, ringan, ketumpatan rendah, penyerapan kejutan dan prestasi penyerapan tenaga, jadi ia mempunyai prestasi yang sangat baik dalam pelbagai industri hari ini. Kebolehgunaan meluas. Menariknya, aluminium foamed juga merupakan produk mesra alam yang boleh dikitar semula, yang bermaksud bahawa ia adalah bahan yang mampan dan dijangka digunakan dalam kuantiti yang banyak dalam aplikasi perindustrian akan datang.
Masa siaran: Nov-30-2021
