Vedci vytvorili úchvatný materiál, ktorý môže nájsť využitie vo viacerých náročných aplikáciách.
Kompozitná kovová pena. Zdroj: North Carolina State University
Vo svete rapídne narastá dopyt po superodolných materiáloch. Sú kľúčové pre zariadenia, ktoré musia vydržať značnú mechanickú námahu v extrémnych podmienkach, predovšetkým pokiaľ ide o veľakrát opakovanú záťaž pri vysokých teplotách, a ktoré by v prípade zlyhania mohli ohroziť mnoho ľudských životov.
To je prípad prúdových motorov, turbín, hypersonických technológií, spaľovacích motorov alebo napríklad jadrových reaktorov. Zoznam extrémne namáhaných komponentov sa navyše priebežne rozrastá, takže dopyt po materiáloch, ktoré by takúto vec zvládli, stále pretrváva.
Materiálová vedkyňa Afsaneh Rabieiová a jej kolegovia zo Štátnej univerzity v Severnej Karolíne nedávno potvrdili, že výborným kandidátom na materiál s takými vlastnosťami sú kompozitné kovové peny (CMF, z angl. composite metal foam). Ich experimenty ukazujú, že kompozitné kovové peny sú výnimočne odolné vo vysokých teplotách, v ktorých vydržia veľký počet cyklov záťaže. Štúdia bola publikovaná v časopise Journal of Materials Science.
Ako funguje kovová pena? Zdroj: Youtube/Sci NC
Veľmi ľahký a zároveň pevný materiál
Kompozitné kovové peny obvykle tvoria duté guľôčky z materiálov, ako je nerezová oceľ, nikel alebo aj ďalšie kovy a zliatiny, ktoré sú umiestnené v kovovej matrici. Výsledný materiál je veľmi ľahký a súčasne výnimočne pevný voči mechanickým silám. Asi nie je nutné zdôrazňovať, že sa ponúka na nepreberné množstvo aplikácií od komponentov lietadiel a rakiet až po automobilové alebo i osobné panciere, rovnako ako na skladovanie a transport nebezpečných až extrémne nebezpečných látok.
Duté oceľové guľôčky v kovových penách je možné do kovovej matrice zabudovať niekoľkými spôsobmi: obalením vopred vyrobených guľôčok práškovou verziou rovnakého materiálu alebo zavesením guľôčok vyrobených z materiálu v materiáli s nižším bodom topenia. Výsledný materiál je ľahký, pevný a nesmierne odolný. Zdroj: Cosmo Magazine
Zvládne až 600 stupňov Celzia a vysokú záťaž
Rabieiová a jej kolegovia testovali kompozitnú kovovú penu z oceľových guľôčok v oceľovej matrici. Vystavili ju ohromnému množstvu cyklov záťaže pri teplote 23, 400 a 600 stupňov Celzia. Pri teplote 400 °C vydržala cyklus záťaže medzi 6 a 60 megapascalmi celkom 1,3 miliónkrát. V experimente pri 600 °C materiál zvládol cyklus záťaže medzi 4,6 megapascalu a 40 megapascalmi viac ako 1,2 miliónkrát. V oboch prípadoch museli vedci experiment ukončiť z časových dôvodov. Kompozitná kovová pena zostala neporušená. Ako sa zdá, kompozitné kovové peny čaká sľubná budúcnosť.
Zdroj: North Carolina State University, Chacko et al. 2025
(RR)
