ما هو قوي مثل الصلب ، مثل الضوء مثل الألومنيوم ، وقادر على التأثير الباليستية والنار والإشعاع؟ رغوة معدنية.
منذ أكثر من عقد من الزمان ، اخترع المهندس Afsaneh Rabiei من جامعة ولاية كارولينا الشمالية رغوة معدنية مركبة (CMF) – وهي مادة مصنوعة من “فقاعات” مجوفة مضمنة في الفولاذ أو التيتانيوم أو الألومنيوم أو سبائك أخرى. من الهواء والمساحة الجوية إلى الدفاع ، يمكن أن يكون للمواد القوية والخفيفة الاستثنائية مجموعة متنوعة من التطبيقات. بعد سنوات من الاختبار ضد المقذوفات ، والانفجارات ، والاهتزازات ، والإشعاع ، والنار ، فإن شركة Rabiei ، تصنيع المواد المتقدمة ، جاهزة رسميًا للإنتاج.
على الرغم من أنها لم تكن أول رغوة معدنية اخترعت على الإطلاق ، إلا أن Rabiei تدعي أن CMF هي الأقوى. على سبيل المثال ، في دراسة 2019 المنشورة في المجلة الهياكل المركبة، أثبت الباحثون أن درع المركبات المصنوع من الصلب الصلب (حيث كل من الفقاعات والمواد الموجودة في الصلب) أوقفت الكرة والدروع التي تتسع من عيار. في أقل من نصف وزنها.
وقال رابي ، المؤلف المشارك في الدراسة ، في بيان جامعة ولاية كارولينا الشمالية: “كان درع CMF أقل من نصف وزن الدروع الصلب المتجانسة المطول اللازمة لتحقيق نفس المستوى من الحماية”. “وبعبارة أخرى ، تمكنا من تحقيق وفورات كبيرة في الوزن – والتي تفيد أداء المركبات وكفاءة استهلاك الوقود – دون التضحية بالحماية.”
https://www.youtube.com/watch؟v=CXFPBR5J8NC
قبل عامين ، وجدت رابي وزملاؤها أن CMF يعزل ضد الحرارة أفضل بكثير من ورقة صلبة من نفس المعدن. كما أوضح الفريق في دراسة نشرت في عام 2016 في المجلة الدولية للعلوم الحرارية، كشفوا جانبًا واحدًا من 2.5 بوصة بمقدار 2.5 بوصة بمقدار 0.75 بوصة (6.35 سنتيمتر بمقدار 6.35 سم في 1.91 سم) قطعة سميكة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، بالإضافة إلى جانب واحد من عينة من CMF من نفس الحجم ، إلى 472 درجة فهرنهايت (800 درجة مئوية) لهب. بينما استغرق الصلب أربع دقائق للوصول إلى نفس درجة الحرارة ، استغرق CMF ثمانية.
“إن وجود جيوب الهواء داخل CMF يجعله فعالًا للغاية في حظر الحرارة ، وذلك أساسًا لأن الحرارة تنتقل ببطء عبر الهواء من خلال المعدن” ، أوضح رابي في بيان جامعي آخر. هذا يعني أن CMF يمكن أن يحمي المواد الحساسة للحرارة-سواء كانت المواد الكيميائية أو المركبات الخطرة التي تحمل رواد فضاء عبر الفضاء.
https://www.youtube.com/watch؟v=7Sflkyggehe
حول موضوع الفضاء ، كشف Rabiei قبل عشر سنوات أن CMF قادر على حماية أشكال مختلفة من الإشعاع. في دراسة عام 2015 نشرت في المجلة فيزياء الإشعاع والكيمياء، أظهر فريقها أن CMF فعال في حظر الأشعة السينية وأشعة جاما (إشعاع فضاء خطير) وكذلك إشعاع النيوترون (الذي يحدث في المفاعلات النووية وخلال الانفجارات النووية).
وقال رابي في البيان حول الاختبارات الباليستية: “باختصار ، تعهد CMFs بمجموعة متنوعة من التطبيقات: من استكشاف الفضاء إلى شحن النفايات النووية والمتفجرات والمواد الخطرة ، إلى التطبيقات العسكرية والأمنية وحتى السيارات والحافلات والقطارات”.
إليك لغز آخر بالنسبة لك: ما الذي يشترك فيه الرغوة المعدنية والرومان القدامى؟ كل من الاختراعات والتطبيقات السابقة المعززة. بينما أخذ الرومان اختراعات من الحضارات الأخرى وجعلوها أفضل ، فإن CMF يأخذ تطبيقات مواد أخرى ويبدو أنها تحققها بدرجة أقل. ومع ذلك ، يبقى أن نرى ، إذا كانت الشركات المصنعة مقتنعين بذلك أيضًا.