复合金属泡沫为航天器和军用装备提供材料新选择

复合金属泡沫为航天器和军用装备提供材料新选择

一种名为“复合金属泡沫”（CMF）的创新材料在经过多年的广泛测试后如今已可以投入生产。这种材料与迄今为止的任何材料都不同。值得注意的是，复合金属泡沫兼具钢的强度和铝的轻质，并能抵御子弹冲击、火灾和辐射。

先进材料制造公司（AMM）最近宣布，他们已准备好全面生产这种金属泡沫。经过测试，复合金属泡沫已被证明能有效减轻重量、减小尺寸、减少碳排放，同时提高先进工程结构的安全性和性能。这种坚固而轻质的材料由空心金属气泡网络组成，可与钢、钛、铝或其他合金基体融为一体。

北卡罗来纳州立大学的工程师Afsaneh Rabiei十多年来一直在完善复合金属泡沫。据Rabiei称，尽管复合金属泡沫并非首创，但它却是强度最高的金属泡沫。

在一项研究中，研究人员发现复合金属泡沫车辆装甲与传统钢装甲相比，对12.7毫米口径子弹（包括普通弹和穿甲弹）的防护能力相当。复合金属泡沫层吸收了72%75%的普通弹动能和68%78%的穿甲弹动能。最重要的是，复合金属泡沫装甲只用了不到钢装甲一半的重量就达到了这样的防护效果。

复合金属泡沫装甲的大幅减重意味着更佳的车辆性能和燃油经济性。Rabiei曾表示，合金属泡沫装甲的重量不到达到相同防护水平所需的轧制均质钢装甲重量的一半。这意味着，在不牺牲防护性能的情况下显著减轻重量，这有利于提高车辆性能和燃油效率。

在过去几年中，金属泡沫材料接受了严格的测试，以评估其在弹道、爆炸、振动、辐射和火灾方面的性能。

复合金属泡沫还具有出色的隔热性能。2016年发表在《国际热科学杂志》上的一项研究表明，金属泡沫材料的隔热性能明显优于固体金属。研究人员将实心不锈钢板和复合金属泡沫样品置于800℃火焰中。不锈钢在4分钟内升至一定温度，而金属泡沫材料则需要8分钟。

复合金属泡沫优异的隔热性能得益于其结构中的气穴。热量在空气中的传播速度比金属慢。这种特性使复合金属泡沫适用于保护热敏材料，从危险化学品到航天器。

此外，复合金属泡沫因其辐射屏蔽特性而有望用于航天器建造。这种材料已被证明能有效抵御X射线和伽马射线——太空中普遍存在的危险辐射。它还显示出阻挡中子辐射的潜力，例如核反应堆和爆炸发出的中子辐射。

复合金属泡沫有望应用于多种领域：从太空探索到核废料、爆炸物和危险材料的运输，再到军事和安全应用，甚至汽车、公共汽车和火车。