У Сполучених Штатах створили майже невразливу металеву піну, призначену для використання в ядерних реакторах та інших екстремальних обставинах.

Надміцна металева піна/North Carolina State University

Дослідники з Університету Північної Кароліни створили інноваційний, одночасно легкий та міцний матеріал - металеву піну (CMF), здатну витримувати багаторазові великі навантаження та високі температури.

Різноманітні тестування показали, що піна зберігає свою структуру навіть після мільйонів циклів навантаження при температурі 600°C. Цей матеріал підходить для застосування в автомобільних двигунах, компонентах реактивних літаків та оболонках паливних елементів ядерних реакторів.

CMF створюють шляхом інтеграції порожніх сфер з нержавіючої сталі та нікелю у тверду металеву матрицю. Завдяки цьому матеріал виходить надзвичайно міцним під час поглинання ударних навантажень та демонструє чудову термостійкість, порівняно зі звичайною сталлю або іншими традиційними металами.

У нещодавньому дослідженні вчені перевіряли властивості металевої піни CMF в екстремальних умовах. Зразки піддавалися багаторазовому стисненню при температурах від 23 до 600°C. В результаті експериментів виявилось, що металева піна має надзвичайну стійкість до втоми при температурі 400°C.

За результатами випробувань CMF витримала понад 1,3 млн повторних циклів навантаження від 6 до 60 МПа. Навіть за екстремальних температур близько 600°C матеріал витримував від 4,6 до 46 МПа протягом 1,2 млн циклів без жодних ознак деградації. В обох випадках дослідники зупинили випробування через обмеження часу, а це означає, що справжня межа втоми CMF ще вища.

"Враховуючи, що в умовах втоми під час стискання втомна довговічність на втому твердої нержавіючої сталі значно знижується під підвищення температури від кімнатної до 400°C і 600°C, ці результати виявилися видатними. Наші результати показують, що втома CMF-матеріалу не збільшується, і він демонструє виняткові характеристики в екстремальних умовах високотемпературних циклічних навантажень", - підкреслив автор-кореспондент та професор машинобудування та аерокосмічної техніки Афсанех Рабії.

Загалом, експлуатаційні властивості металевої піни перевищують показники цільної нержавіючої сталі за умов високих температур. Основним поштовхом для проведення цього дослідження стала необхідність створення матеріалу, який би підвищив безпеку та ефективність транспортування небезпечних вантажів.

Синергія легкості, міцності та стійкості до високих температур робить CMF надзвичайно перспективним матеріалом для багатьох галузей: від авіаційних крил і броні автомобілів до безпечного зберігання та транспортування ядерних і термочутливих речовин. Науковці мають намір співпрацювати з промисловістю для вивчення та розробки різноманітних можливих варіантів використання CMF.

Висновки дослідження були опубліковані в науковому виданні Journal of Materials Science.