1. Hvað er málmfroða og álfroða
Í gegnum söguna er uppgötvun á froðumálmi mikilvægur áfangi í byltingu á öllu sviði efnisverkfræði. Málmfroða er efni sem samanstendur af málmbyggingu sem hefur mikinn fjölda svitahola og er fyllt með gasi meðfram byggingunni [2]. Svitahola þessara málmfroðu geta verið samtengd eða innsigluð og eru kölluð opin frumu froða og lokuð froða, í sömu röð, eins og sýnt er á mynd 2(a)(b) [3]. Meðal þeirra er álfroðuefnið efnilegasti froðumálmurinn í augnablikinu vegna mikils gropleika, lágs þéttleika, létts, mikils styrks, góðs þjöppunar, sterks höggdeyfingar, góðs hljóðgleypni og góðs rafsegulvörn. Frábær frammistaða, því þekkt sem „málmstjarnan“ [4], mikið notuð í öðrum vinnsluaðferðum á sviði loftrýmisverkfræði, framleiðslu og raunvísinda.
Mynd 2. Byggingareiginleikar froðaðs áls: (a) Opnar álfroðu; (B) Lokað álfroða [3]
2. Uppgötvun áli froðuð
Í gegnum tíðina hafa efni eins og bein, tré og vikur verið mikið notað í langan tíma. Margir vísindamenn spá því að notagildi þessara efna hafi stuðlað að framleiðslu manngerðra efna eins og málmfroðu. Þrátt fyrir að flest froðutækni sem nú er í notkun hafi verið lögð til síðan á fimmta áratugnum, hafa rannsóknir sýnt að uppgötvun á froðuðu áli má rekja aftur til ársins 1926, þegar Ma De Meller minntist fyrst á málmfroðu í frönsku einkaleyfi. Meller lagði einu sinni til að hægt væri að ná málmfroðuferlinu með því að setja óvirkt gas inn í bráðna málminn eða með því að nota froðuefni eins og karbónat í bráðna málminn. Þó þetta sé bara einkaleyfi byggt á hugmyndinni, leggur það grunninn að næstu skrefum sem þarf í þróun álfroðu. John C. Elliott þróaði þessa hugmynd enn frekar 20 árum síðar, hannaði uppfærða útgáfu af Meller einkaleyfinu og kynnti fyrstu fáanlegu álfroðuna, sem aftur stuðlaði að markaðssetningu efnisins í Japan á tíunda áratugnum. Útgáfan lagði grunninn [5].
3. Afköst og notkun á frauðplasti
Froðuð ál er málmur með mikla gropleika og gljúpa uppbyggingu, þar sem lokuðu svitaholurnar eru um það bil þrír fjórðu af heildarrúmmáli málmefnisins, sem gerir efnið mjög létt [7]. Til viðbótar við ofangreinda eiginleika hefur álfroðuð einnig áhrifamikla orkugleypni og mikla þjöppunarhæfni [7]. Varðandi þéttleikann komust vísindamennirnir að því að þéttleiki flestra álfroðusýna er um 0,4-1,2 g·cm-3 [6]. Að auki hefur álfroðuð einnig hljóðupptöku, endurvinnsluhæfni og lága hitaleiðni [7].
Hvað varðar notkun, gerir rafsegulvörn, létt þyngd og frásogandi eiginleikar álfroðu það að kjörnum frambjóðanda fyrir íhluti sem notaðir eru í stýrðum kjarnasamrunabúnaði, bifreiðum, geimferða- og byggingariðnaði vegna viðnáms þess gegn erfiðu líkamlegu umhverfi. Í stýranlega kjarnasamrunabúnaðinum er lokuð álfroða frábært rafsegulhlífarefni. Vegna samtengingar álfroðubeinagrindarinnar hefur hún mikið sérstakt yfirborð og góða getu til að gleypa og endurkasta rafsegulbylgjum. Ýmislegt tap á sér stað, svo sem frásogstap, endurkaststap osfrv., þannig að froðuð ál hefur framúrskarandi rafsegulvörn. Ennfremur kom einnig í ljós að rafsegulhlífarvirkni froðuðs áls sýndi tilhneigingu fyrst að minnka og síðan aukast með aukningu rafsegulbylgjutíðni [3]. Í geimferðaiðnaðinum er froðuað ál notað til að búa til geimkeilur eða hverflahluta. Vegna lítilla gæða froðuðs áls er það sérstaklega gagnlegt til að draga úr heildarþyngd flugvélaíhluta [7]. Og sem frábært orkudrepandi efni er froðuað ál notað til að framleiða stuðpúða geimfaranna, titringsdeyfara og botninn á afturklefa geimfarsins, svo að geimfarið geti náð öruggri lendingu og verndað öryggi geimfara og geimbúnaðar. Með áhrifaríkri orkudeyfingu og höggdeyfingu getur froðuð ál tryggt öryggi geimfara við árekstur geimfarsins sem lendir, eins og sýnt er á mynd 3 [8].
Mynd 3. Endurbætt hlutabygging höggþolna stangarinnar[8]
1-efri húð; 2-froðu álstrengir; 3-neðri húð
Í bílaiðnaðinum hjálpar froðuað ál til að draga úr heildarfjölda hluta sem notaðir eru í grindinni, gera samsetningarferlið skilvirkara og að lokum hjálpar til við að draga úr kostnaði og bæta árangur [7]. Sem stendur er froðuál notað í árekstrarstöngum, bjálkum og hurðarbjálkum í bifreiðabyggingum á markaðnum, eins og sýnt er á mynd 4 [9-10].
Mynd 4. (a) er skýringarmynd af orkugleypandi hluta yfirbyggingar bílsins;
(B) Skýringarmynd af froðu áli gegn árekstrarstöng
Í byggingariðnaði er aðalnotkun froðuðs áls sem verndandi, eldþolinn hindrun til að koma í veg fyrir mikinn hávaða. Dæmigerð notkun á lokuðu álfroðu í byggingarlist er Shanghai SOHO Fuxing Plaza. Hönnuður notar mikið magn af froðuáli til að gleypa og einangra hljóð, eins og sýnt er á mynd 6 [11].
Uppgötvun áli froðuð er talin vera merkilegur árangur. Froðuða álefnið sameinar framúrskarandi rafsegulvörn, létta þyngd, lágþéttleika, höggdeyfingu og orkudeyfingu, þannig að það hefur mjög góða frammistöðu í ýmsum atvinnugreinum í dag. Víðtækt notagildi. Athyglisvert er að freyðað áli er einnig umhverfisvæn vara sem hægt er að endurvinna, sem þýðir að það er sjálfbært efni og búist er við að það verði notað í miklu magni í framtíðariðnaði.
Pósttími: 30. nóvember 2021
