Как сверхпрочная металлическая пена может изменить полёты в космос и оборонку

Новое исследование показало, что композитная металлическая «пена» может быть настолько же прочной, как и многие обычные металлы, которые используются для защиты поверхностей. Но при этом она намного легче, что делает её очень перспективным материалом для разных задач, где важны и надёжность, и небольшой вес.

Пористый металл получился крепким, как сталь, лёгким, как алюминий, и способным устоять под боеприпасами, при пожаре и радиации.

Более десяти лет назад инженер Афсане Рабии из Университета штата Северная Каролина изобрела композитную металлическую пену (КМП). Материал состоит из полых металлических пузырьков, встроенных в сталь, титан, алюминий или другие сплавы. Облегчённый материал может применяться в самых разных областях: от авиации и космонавтики до оборонных изделий.

После нескольких лет испытаний на баллистическую устойчивость, устойчивость перед взрывной волной, при вибрации, радиации и под огнём в компании Рабии Advanced Materials Manufacturing (AMM) заявили о готовности к запуску в промышленное производство.

Хотя это не первое изобретение подобного рода как таковое, Рабии утверждает, что её КМП получилась самой прочной. Например, ещё при испытаниях в 2019 году исследователи доказали, что броня на транспортных средствах, изготовленная из КМП на основе стали, останавливала пули и бронебойные снаряды 50-го калибра так же эффективно, как и броня из обычной стали, но при этом весила вдвое меньше.




— Рабии.

А ещё Рабии с коллегами выяснили, что КМП обеспечивает теплоизоляцию гораздо лучше, чем сплошной лист из того же металла. Изобретатели провели сравнение. Они подвергли одну сторону квадрата из нержавейки со стороной 6,35 см и толщиной 1,91 см воздействию пламени температурой 800 °C. Таким же огнём они испытали одну сторону образца КМП аналогичного размера. Стали требовалось четыре минуты, чтобы достичь той же температуры, а металлической «пене» — восемь минут.


— Рабии.

Это означает, что КМП может до определённой степени защищать, например, чувствительные к теплу химикаты или космический транспорт.

Что касается космоса, то вспененный металл способен экранировать различные виды излучения. Ещё в исследовании 2015 года команда Рабии продемонстрировала, что КМП эффективно блокирует рентгеновское излучение и опасные космические гамма-лучи, а также нейтронное излучение, которое возникает в ядерных реакторах и при атомных взрывах.


— Рабии.

Как сообщили на сайте компании AMM, изготовить материал можно из любого металла, сплава или их комбинации. Утверждается, что КМП можно приспособить под конкретное применение. А ещё металлическую «губку» можно сваривать, фрезеровать, скреплять болтами и модифицировать теми же способами, как и любой другой металлический материал.