Zastosowanie spienionych metali jako materiałów funkcjonalnych

PianaMetalsą stosowane przede wszystkim jako materiały funkcjonalne w następujących obszarach:

(1)BateriaMateriały elektrodowe

Wykorzystując lekkość, wysoką energię właściwą i wysoką wydajność absorpcji-konwersji porowatej pianki ołowiowej, służy jako materiał siatki do akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Aktywne materiały są równomiernie powlekane w porach pianki ołowiowej, aby tworzyć elektrody akumulatorów. Trójwymiarowa struktura sieciowa siatek pianki ołowiowej poprawia rozkład prądu, zmniejsza opór wewnętrzny, poprawia kinetykę reakcji i zwiększa pojemność właściwą i gęstość energii. Wysokoporowate pianki metalowe produkowane za pomocą metalurgii proszków zostały pomyślnie zastosowane w ogniwach paliwowych.

(2) Nośniki katalizatora

Metale piankowe, z ich dużą powierzchnią właściwą, odpornością mechaniczną i przewodnością cieplną, są idealnymi nośnikami katalizatorów. Na przykład, zawiesina obciążona katalizatorem jest impregnowana w odpornym na korozjęmetal piankowyarkusze, a następnie walcowanie i obróbka w wysokiej temperaturze w celu uzyskania mocnego wiązania. Taka konstrukcja zapewnia stabilność katalizatora nawet przy powtarzających się szokach termicznych. Takie nośniki są stosowane w oczyszczaniu spalin elektrowni w celu redukcji NOx.

(3) Tłumiki akustyczne

Pianki metalowe, składające się z metalowych szkieletów i porów, wykazują doskonałą absorpcję dźwięku i tłumienie drgań. Określone poziomy porowatości umożliwiają ukierunkowaną absorpcję częstotliwości.Pianka aluminiowaopracowany w Japonii, USA i Niemczech został zastosowany w systemach morskich, kolejowych i samochodowych. Porowaty tytan o niskiej gęstości, odporności na ciepło i korozję jest stosowany w tłumikach wydechowych turbin gazowych wymagających trwałości i lekkości.

(4) Filtracja i separacja

Filtry piankowe metalowe łączą przepuszczalność cieczy z zatrzymywaniem cząstek stałych. Pianki ze stali nierdzewnej i miedzi są szeroko stosowane do filtrowania ciał stałych w cieczach (np. paliwach, stopach polimerowych, zawiesinach) i gazach. Zastosowania obejmują rafinację ropy naftowej, przetwarzanie polimerów i oczyszczanie powietrza.

(5) Wymienniki ciepła i chłodnice

Pianki ze stopów miedzi lub aluminium, charakteryzujące się dużą powierzchnią i przewodnością cieplną, są stosowane w rurach cieplnych i wymiennikach ciepła. Ich porowata struktura ułatwia efektywny transfer ciepła, gdy płyny przepływają przez nie. Chłodzenie transpiracyjne wykorzystuje porowatość metali piankowych: media chłodzące (ciecz/gaz) tworzą stabilną izolacyjną warstwę graniczną, zapewniając wyjątkowe zarządzanie termiczne. Pianki miedziane o wysokiej porowatości są już wykorzystywane w zaawansowanych rurach cieplnych.

(6) Odcinacze płomieni

Wysoka przewodność cieplna i powierzchnia pianki metalowej umożliwiają tłumienie płomieni. Zainstalowane w rurociągach metanu/gazu ziemnego w pobliżu źródeł zapłonu, skutecznie blokują rozprzestrzenianie się płomienia podczas incydentów spalania.

(7) Materiały biomedyczne

Biokompatybilność porowatego tytanu sprawia, że ​​nadaje się on do zastosowań medycznych, takich jak implanty ortopedyczne (np. porowate tytanowe trzpienie udowe) i korzenie zębowe. Kompozyty stopów wolframu, chromu i niklu są stosowane w protezach zastawek serca. Dodatkowe zastosowania obejmują systemy sterowania płynami (np. opóźniacze sygnału w automatyce), urządzenia do przechowywania/transportu płynów, rozpylacze, ekranowanie elektromagnetyczne, oczyszczanie wody i systemy sterowania akustycznego.