Espuma metálica refere-se a materiais metálicos especiais com poros de espuma. Por meio de suas características estruturais únicas, a espuma metálica tem uma série de boas vantagens, como baixa densidade, bom desempenho de isolamento térmico, bom desempenho de isolamento acústico e capacidade de absorver ondas eletromagnéticas.

Possui alta permeabilidade ao ar, quase todos os poros estão conectados, o BET dos poros é grande e a densidade aparente é pequena.

Classificações de espuma metálica

Espumas metálicas são compostas principalmente de espuma de alumínio, espuma de cobre, espuma de níquel e outras ligas de espuma.

A espuma de alumínio com ligas é leve e possui características de absorção sonora, isolamento térmico, redução de vibração, absorção de energia de choque e ondas eletromagnéticas, etc. Ela é adequada para camada de proteção contra impacto de mísseis, aeronaves e suas peças de recuperação, amortecedores de automóveis, dispositivos de redução de vibração eletromecânica, cobertura de blindagem de ondas eletromagnéticas de fonte de alimentação de pulso, etc.

Devido à estrutura de poros conectados e à alta porosidade, a espuma de níquel apresenta alto desempenho gasoso, alta área superficial específica e força capilar. É usada principalmente como material funcional para a fabricação de filtros de fluidos, atomizadores, conversores catalíticos, placas de bateria e trocadores de calor.

A espuma de cobre tem boa condutividade e ductilidade, menor custo de preparação do que a espuma de níquel e melhor condutividade, podendo ser usada na preparação de materiais de ânodo (portador) de bateria, transportadores de catalisador e materiais de blindagem eletromagnética.

Em particular, a espuma de cobre é usada como material base do eletrodo da bateria, o que apresenta vantagens óbvias. No entanto, a resistência à corrosão do cobre não é tão boa quanto a do níquel, o que limita sua aplicação.

Aplicações de espuma metálica

As espumas metálicas têm certa resistência, ductilidade e capacidade de adição e podem ser usadas como materiais estruturais leves. Esse material tem sido usado há muito tempo como material de núcleo para clipes de aeronaves. Nas indústrias aeroespacial e de mísseis, as espumas metálicas são usadas como estruturas de suporte leves e de transferência de calor. Como podem ser soldadas, coladas ou galvanizadas na estrutura, elas podem ser transformadas em um elemento de suporte tipo sanduíche. Como o suporte para a carcaça metálica da asa, o suporte anticolapso para o cone do nariz do míssil (devido à sua boa condutividade térmica) e o trem de pouso da espaçonave, etc.

Na construção, a espuma metálica é necessária para fazer elementos leves, duros e resistentes ao fogo, grades ou suportes para essas coisas. A aceleração e desaceleração de elevadores modernos em alta frequência e alta velocidade também exigem uma estrutura leve de metal espumado que tenha características de absorção de energia e suporte para reduzir o consumo de energia. As conchas cilíndricas são amplamente utilizadas em estruturas de engenharia, como fuselagens de aeronaves e plataformas de petróleo offshore. As conchas cilíndricas de paredes finas são propensas a danos quando submetidas a cargas, mas se a concha for suportada por bobinas de espuma contínuas, a estrutura tem maior resistência do que uma concha central não reforçada do mesmo diâmetro e tamanho.

A espuma de cobre é fácil de produzir e deformar, por isso é adequada para fixadores.

Espumas metálicas também podem ser usadas como reforços para muitos materiais orgânicos, inorgânicos e metálicos. Por exemplo, o material de liga de alumínio reforçada com espuma de níquel (NFRA) é feito após a solidificação pelo preenchimento de alumínio fundido na espuma de níquel.

A espuma metálica é muito adequada para ser usada como um material leve em rolo para transportar uma variedade de painéis, conchas e tubos para fazer uma variedade de compostos laminados. Um exemplo típico do uso de materiais porosos em peças estruturais são os painéis sanduíche. Os painéis sanduíche usados ​​em aeronaves modernas usam revestimento composto de fibra de vidro ou carbono. Essa camada de revestimento é separada do material de colmeia de resina por alumínio metálico ou papel, ou por espuma de polímero rígido para dar ao painel sanduíche uma grande rigidez de flexão específica e resistência à flexão específica. A mesma tecnologia foi estendida a outras aplicações onde o peso é um indicador-chave: naves espaciais, trenós, barcos de corrida e edifícios em movimento.

A proteção por amortecimento também é uma das principais aplicações das espumas metálicas, que devem ter a capacidade de absorver energia controlando ao mesmo tempo a força máxima que atua sobre o objeto a ser protegido abaixo do limite de causar danos.

Espumas porosas são adequadas para tais aplicações. Ao controlar sua densidade relativa, a resistência das espumas metálicas pode ser ajustada em uma ampla faixa.