Modifiche articolo schiuma metallica di Francesco Miceli- da Julia Butler

Definizione schiuma metallica

dispersione uniforme di una fase gassosa (bolle) all’interno di un metallo ottenuta per solidificazione di una schiuma liquida.

Una schiuma metallica è una struttura cellulare costituita da un metallo solido – spesso alluminio – cui buona parte del volume è costituita da pori d’aria.

La caratteristica distintiva delle schiume metalliche è la porosità molto elevata: di solito il 75-95% del volume è costituito da spazi vuoti. La resistenza di un metallo espanso è relazionata alla propria densità con una legge esponenziale, cioè un materiale denso al 20% è resistente più del doppio di un materiale denso al 10%.

Si tratta quindi di un materiale metallico di nuova concezione,che viene espanso a forma di spugna, successivamente alla fusione di lingotti di alluminio con ingredienti chimici di vario genere, presentando una struttura interna costituita da una moltitudine di celle cave.

I materiali porosi si contraddistinguono per la leggerezza, per un migliore assorbimento dell’energia e una minore conduttività rispetto ai materiali metallici di origine.

In particolare, le schiume di alluminio sono destinate a una vasta gamma di applicazioni grazie alle loro ottime caratteristiche fonoassorbenti, alla permeabilità ai liquidi, dell’aria, ecc.

La schiuma di alluminio trova impiego nell’industria aerospaziale e negli ambiti che richiedono stabilità termica a temperature superiori a 200°C.

Il trasporto di calore materiali estremamente porosi, quali le schiume metalliche a celle aperte è stato solo recentemente oggetto di studi. Si ritiene che tali materiali possano fornire dei vantaggi notevoli nel trasporto di calore. La motivazione si attribuisce all’alto rapporto superficie – volume che caratterizza tali materiali e ad un miglioramento delle condizioni di scambio dovuto alla tortuosità presenti all’interno di questi materiali.

Inoltre, la schiuma è generalmente riciclabile nel suo materiale di base e pertanto, compatibili con l’ambiente.

FASE DEL PROCESSO:

–         Alluminio solido e mercurio liquido in un recipiente in pressione

–         Riscaldamento fino alla temperatura di fusione dell’alluminio mantenendo liquido il mercurio

–         Abbassamento rapido della pressione- creazione schiuma liquida

–         Raffreddamento per ottenere la schiuma solida

 

INIEZIONE DI GAS NEL FUSO:

–         Fusione del metallo base

–         Iniezione di gas all’interno del metallo fuso

–         Accumulo delle bolle nella parte alta del crogiolo e formazione della schiuma

–         Raffreddamento della schiuma

–         Estrazione della schiuma solida

schiuma metallica processo

Si possono ottenere due tipi di schiume: una a celle aperte e una a celle chiuse.

Schiume a celle aperte

Le schiume metalliche a cella aperte ha una grande varietà di applicazioni, tra cui scambiatori di calore, l’assorbimento di energia, la diffusione dei fluidi e l’ottica leggera. A causa dell’elevato costo, queste schiume sono utilizzate nelle tecnologie avanzate aerospaziali e la produzione industriale.

Le schiume a celle aperte di piccolissime dimensioni (tanto da non essere visibili a occhio nudo) sono utilizzate come filtri nell’industria chimica alle alte temperature.

Schiume a celle chiuse

Il primo brevetto rilasciato per una spugna metallica è stato quello di Sosnik nel 1948 che applicò vapore di mercurio per soffiare alluminio liquido.

Le schiume metalliche a celle chiuse sono stati sviluppate a partire dal 1956 da John C. Elliott ai Bjorksten Research Laboratories. Sebbene i primi prototipi fossero disponibili già negli anni ’50, la produzione commerciale è iniziata solo negli anni ’90 grazie alla società di Shinko Wire in Giappone.

Le schiume metalliche sono comunemente realizzate iniettando una miscela di gas o di un agente schiumogeno (spesso TIH2) in metallo fuso. Al fine di stabilizzare le bolle di metallo fuso, è necessario utilizzare uno schiumogeno per alte temperature.

La dimensione dei pori – o la ‘dimensione delle celle’ – varia di solito da 1 a 8 mm.

Le schiume metalliche a celle chiuse sono utilizzate principalmente come materiale impatto-assorbenti, in modo simile alle schiume polimeriche dei caschi, ma per impatti più violenti. A differenza di molte schiume polimeriche, le schiume metalliche rimangono deformate dopo l’impatto e possono dunque essere utilizzate una volta sola. Sono leggere (in genere 10-25% della densità del metallo di cui sono composti, che è solitamente alluminio) e rigide, e sono spesso proposte come un materiale leggero strutturale. Tuttavia, essi non sono ancora stati ampiamente utilizzati per questo scopo.

Le schiume a celle chiuse mantengono la resistenza al fuoco e la riciclabilità delle altre schiume metalliche, ma hanno in più la capacità di galleggiare in acqua.

Caratteristiche principali delle schiume di alluminio:

Leggerezza

Assorbimento acustico

Non infiammabile

Ecocompatibile

Assorbimento degli urti schermatura EMP

Celle Chiuse

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Celle Aperte

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