Toepassing van geschuimde metalen als functionele materialen

SchuimMetaalZe worden voornamelijk toegepast als functionele materialen in de volgende gebieden:

(1)BatterijElektrodematerialen

Door gebruik te maken van het lichte gewicht, de hoge specifieke energie en de hoge absorptie-/omzettingsefficiëntie van poreus loodschuim, dient het als roostermateriaal voor loodaccu's. Actieve materialen worden gelijkmatig gecoat in de poriën van loodschuim om batterij-elektroden te creëren. De driedimensionale netwerkstructuur van loodschuimroosters verbetert de stroomverdeling, vermindert de interne weerstand, verbetert de reactiekinetiek en verhoogt het soortelijk vermogen en de energiedichtheid. Hoog-porositeit metaalschuimen, geproduceerd via poedermetallurgie, zijn met succes toegepast in brandstofcellen.

(2) Katalysatordragers

Schuimmetalen zijn, met hun grote specifieke oppervlak, mechanische veerkracht en thermische geleidbaarheid, ideale katalysatordragers. Zo wordt katalysatorhoudende slurry geïmpregneerd tot corrosiebestendig materiaal.schuimmetaalplaten, gevolgd door walsen en een hogetemperatuurbehandeling om een ​​sterke hechting te bereiken. Dit ontwerp garandeert de stabiliteit van de katalysator, zelfs bij herhaalde thermische schokken. Dergelijke dragers worden gebruikt in de uitlaatgasbehandeling van energiecentrales voor NOx-reductie.

(3) Akoestische dempers

Metaalschuim, bestaande uit metalen skeletten en poriën, biedt uitstekende geluidsabsorptie en trillingsdemping. Specifieke porositeitsniveaus maken gerichte frequentieabsorptie mogelijk.Schuim aluminiumOntwikkeld in Japan, de VS en Duitsland, wordt het toegepast in maritieme, spoorweg- en automobielsystemen. Poreus titanium, met een lage dichtheid, hittebestendigheid en corrosiebestendigheid, wordt gebruikt in uitlaatdempers van gasturbines die duurzaamheid en lichtgewicht prestaties vereisen.

(4) Filtratie en scheiding

Schuimmetaalfilters combineren vloeistofpermeabiliteit met retentie van vaste deeltjes. Roestvrijstalen en koperen schuimen worden veel gebruikt voor het filteren van vaste stoffen in vloeistoffen (bijv. brandstoffen, polymeersmelten, suspensies) en gassen. Toepassingen zijn onder andere aardolieraffinage, polymeerverwerking en luchtzuivering.

(5) Warmtewisselaars en koelers

Schuim van koper- of aluminiumlegering, met een groot oppervlak en een hoge thermische geleidbaarheid, worden gebruikt in heatpipes en warmtewisselaars. Hun poreuze structuur zorgt voor een efficiënte warmteoverdracht terwijl vloeistoffen erdoorheen stromen. Transpiratiekoeling maakt gebruik van de porositeit van schuimmetalen: koelmedia (vloeistof/gas) vormen een stabiele isolerende grenslaag, wat zorgt voor een uitzonderlijk thermisch beheer. Koperschuim met hoge porositeit wordt al gebruikt in geavanceerde heatpipes.

(6) Vlammenvangers

De hoge thermische geleidbaarheid en het hoge oppervlak van schuimmetalen maken vlamonderdrukking mogelijk. Geïnstalleerd in methaan-/aardgasleidingen in de buurt van ontstekingsbronnen, blokkeren ze effectief de vlamverspreiding tijdens verbrandingsincidenten.

(7) Biomedische materialen

De biocompatibiliteit van poreus titanium maakt het geschikt voor medische toepassingen, zoals orthopedische implantaten (bijv. poreuze titanium femurstelen) en tandwortels. Composieten van wolfraam-chroom-nikkellegeringen worden gebruikt in hartklepprothesen. Andere toepassingen zijn onder andere vloeistofregelsystemen (bijv. signaalvertragers in automatisering), vloeistofopslag-/transportapparatuur, sproeiers, elektromagnetische afscherming, waterzuivering en akoestische regelsystemen.