В последние годы проявляется повышенный интерес к двум пористым
материалам на основе алюминия, обладающим многими
привлекательными свойствами.

Материал с закрытыми порами, получаемый методом вспенивания
расплавленного или полурасплавленного алюминия, называют
закрытоячеистым пеноалюминием. Другой материал с открытыми
порами, именуемый открытоячеистым (пористым) алюминием, получают
методом литейного производства с использованием удаляемого
наполнителя или путем гальванического покрытия на удаляемом
затем пенополиуретане.

Закрытоячеистый пеноалюминий

Свойства

В ходе исследований пеноалюминия в Институте перспективных
материалов им. Фраунгофера (Германия) установлено, что наряду с
теплоизоляционными и звукопоглощающими свойствами пеноалюминий
показывает при деформации сильно нелинейное поведение,
характерное для пористых структур. Это свойство может быть
использовано для демпфирования удара. Электрическая и
термическая проводимости значительно меньше, чем у сплошного
металла, но лежат в области свойств обычных металлических
материалов. Как и вспененные пластмассы, металлические пены
обладают отличными энергоабсорбирующими свойствами, но на более
высоком уровне прочности. Широкая температурная область
применения и негорючесть материала являются другими его
преимуществами. Хорошая рециклируемость пеноалюминия
представляет собой не менее ценный параметр. Материал хорошо
обрабатывается пилением, сверлением, фрезерованием, обточкой. В
качестве способов соединения могут быть использованы склеивание,
пайка или специальная сварка.

В отличие от ячеистых бетонов и древесностружечных плит у
пеноалюминия низкая гигроскопичность (1- 3%), что обусловливает
морозостойкость и отсутствие трещин при перепаде температур. Его
не нужно пропитывать антисептиками и антипиренами. На его
поверхность свободно наклеиваются различные декоративные
материалы, он хорошо воспринимает краску.

Применение

Алюминиевые пены используются:

• Для защиты от удара
• Для повышения жесткости полых профилей
• Для изготовления негорючих фасадных элементов зданий и легких и огнестойких кабин лифтов,в производстве теплостойких демпфирующих материалов,
• Для упрочнения анкеров в бетонных стенах

Наибольший интерес к пеноалюминию проявляют иностранные
автомобилестроители. В 1998 году на автошоу в детройте Вильгельм
Карманн представил новинку, в которой при изготовлении кузова
использовались трехслойные алюминиевые листы с алюминиевой пеной
(afs — aluminium foam sandwich). Такой материал обладает высокой
удельной жесткостью, малой термической и электрической
проводимостью, не горит и хорошо подходит для поглощения или
демпфирования энергии. Низкая масса подобной конструкции
уменьшает расход бензина. Кузов на 50% легче соответствующего
стального, но в 10 раз стабильней. Трехмерные многослойные
структуры усиливают жесткость рамы, из них можно изготавливать
также заднюю стенку кузова и сидения. Карманн предлагает идею
безопасного автомобиля XXI века, в котором будут использоваться
не плоские алюминиевые элементы, а трехмерные многослойные
детали с пеноалюминием — от дверец до сложной группы днища.
Такие детали очень легкие и имеют в 15 раз более высокую
жесткость, чем обычные листовые конструкции. Заметны
преимущества пеноалюминия по шумоглушению при повышенных
частотах (более 800 гц).

Пеноалюминий применяется в строительстве в виде несгораемых
перегородок и облицовочного материала.

Открытоячеистый (пористый) алюминий.

Свойства.

Плотность пористого алюминия лежит обычно в диапазоне от 0,9 до
1,2 г/см3, что соответствует пористости от 55 до 67%.
Механические свойства этого материала изучались до последнего
времени не так интенсивно, как пеноалюминия. Механическое
поведение его весьма близко к тому, какое имеют пены с закрытой
пористостью: начальный, почти линейный подъем напряжения
сменяется областью значительной пластической деформации и затем
при очень большой деформации переходит в уплотнение всей
структуры при соответствующих высоких усилиях. Они требуются,
чтобы деформировать пористую структуру. Таким образом, материал
обладает высокой жесткостью. Прочность на сжатие соответствует
почти тем же значениям, что и у пеноалюминия.

Проницаемость

Для многих сфер применения желательна контролируемая и
управляемая проницаемость материала газами или жидкостями.
Пористый алюминий имеет высокую развитую внутреннюю поверхность,
составляющую при плотности 1,1 г/см3 от 1 до 2 м2/г. Это
свойство может быть использовано в компактных теплообменниках.

Акустические характеристики.

Эти показатели несколько хуже, чем у специальных шумогасящих
материалов, однако пористый алюминий имеет много других полезных
свойств (негорючесть, высокая стойкость к температурным
изменениям, негигроскопичность и др.), Которые делают выгодным
его применение для шумоглушения.

Возможности применения.

• Шумоглушители. Пористый алюминий используется в конструкциях шумоглушителей, в которых путем декомпрессии шум, возникающий от выхода газа, уменьшается (например, в пневматических установках и компрессорах). Шумогасящие элементы, изготовленные из неплотно спеченных порошков бронзы или стали, довольно дороги. Пористый алюминий, полученный литейным способом, может быть при изготовлении сочленен со сплошным металлом с резьбой, и соединение с выходом газа при этом становится простым. Первые технические испытания показали, что таким образом достигаются по крайней мере те же результаты, что и у спеченной бронзы.
• Фильтры. Область применения пористого алюминия в качестве фильтров довольно широка. Ими можно отделять твердые частички, например сажи, от жидкостей или газов.
• Носители катализаторов. Вследствие развитой внутренней поверхности в комбинации с хорошей проницаемостью пористый алюминий может использоваться в качестве несущей решетки для катализаторов. Высокая теплопроводность материала имеет значение при сильных экзотермических реакциях, например, при окислении этилена в этиленоксид.
• Теплообменники. Высокая теплопроводность алюминия предполагает использование пористых конструкций из этого металла с развитой поверхностью для теплообмена между жидкостями, газами или между жидкостью и газом.
• Другие области применения. Пористые материалы, в том числе алюминий, могут употребляться в качестве накопителей жидкости для последующей ее дозированной подачи, например, в пористых валках, в деталях подшипников скольжения (поры заполняют смазкой). При подаче газа через пористые материалы его можно в распределенном виде барботировать в жидкость или с помощью воздушной подушки создать поверхность скольжения (воздушный подшипник). Наконец, пористый алюминий благодаря своей теплопроводности используется в конструкциях пламягасителей.