26 czerwca 2019


Obecnie stosowane pianki metaliczne są niewątpliwie lekkie, ale proces ich otrzymywania jest zarówno skomplikowany, jak i kosztowny. Stabilność ich struktury w wielu zastosowaniach również nie jest wystarczająca. Jest to przeszkodą dla upowszechnienia tych materiałów na szerszą skalę.

plastikschaum
Poliuretanowa pianka w stanie surowym (po prawej) i z metaliczną powłoką (po lewej).

W tej sytuacji naukowcy z Uniwersytetu Saarland podjęli się opracowania nowej metody otrzymywania pianek metalicznych o udoskonalonych właściwościach mechanicznych. Wynaleziona przez nich metoda umożliwia znaczne wzmocnienie kratownicowej struktury pianki, co w konsekwencji pozwala uzyskać lekki, stabilny i wszechstronny materiał konstrukcyjny. Opatentowany proces polega na pokryciu specjalistyczną powłoką całej powierzchni siatki, z której złożona jest struktura pianki. W tym celu wykorzystano udoskonaloną metodę galwanostegii, która pozwoliła przezwyciężyć efekt tzw. klatki Faradaya, utrudniający przedostawanie się wiązki prądu do wewnętrznej części elementu, dzięki zastosowaniu anodowej klatki, umożliwiającej aplikację jednolitej, nanokrystalicznej powłoki po całej objętości elementu.
Po pierwszych doświadczeniach z powlekaniem pianek aluminiowych badacze zdecydowali się na zastosowanie metody do niedrogich pianek poliuretanowych. Powleczenie takiej struktury warstwą metalu skutkuje otrzymaniem bardzo lekkiego materiału o bardzo dobrych właściwościach mechanicznych, wynikających w całości z metalicznej powłoki.
Jak wyjaśnia Stefan Diebels, profesor mechaniki stosowanej Uniwersytetu Saarland, otrzymane pianki metaliczne mają małą gęstość, dużą powierzchnię, ale małą objętość. Cechują się dobrymi właściwościami w zakresie absorpcji uderzeń i drgań, a ich porowata struktura umożliwia przepływ gazów, płynów lub powietrza, co sprawia, że wykazują się dużą odpornością termiczną.
Badania wykazały, że dobór odpowiedniej powłoki, jej grubość i skala porowatości pozwalają dostosować pianki do różnych zastosowań. Dla przykładu, pianki uzyskane przy użyciu powłoki z niklu są wyjątkowo wytrzymałe, a powłoki miedziane zapewniają wysokie przewodnictwo temperaturowe. Z kolei powłoki na bazie srebra mają właściwości antybakteryjne.
Otrzymana metoda może więc znaleźć różnorodne zastosowania. Chroniony patentem proces nadaje się do zastosowania na skalę przemysłową.

uni-saarland.de
macpanther-materials.de