Applicazione dei metalli espansi come materiali funzionali

SchiumaMetallovengono applicati principalmente come materiali funzionali nei seguenti settori:

(1)BatteriaMateriali degli elettrodi

Sfruttando la leggerezza, l'elevata energia specifica e l'elevata efficienza di conversione all'assorbimento della schiuma di piombo porosa, questa viene utilizzata come materiale di griglia per le batterie al piombo-acido. I materiali attivi sono rivestiti uniformemente all'interno dei pori della schiuma di piombo per creare gli elettrodi della batteria. La struttura reticolare tridimensionale delle griglie in schiuma di piombo migliora la distribuzione della corrente, riduce la resistenza interna, migliora la cinetica di reazione e aumenta la capacità specifica e la densità energetica. Le schiume metalliche ad alta porosità prodotte tramite metallurgia delle polveri sono state applicate con successo alle celle a combustibile.

(2) Vettori del catalizzatore

I metalli schiumosi, grazie alla loro ampia superficie specifica, alla resilienza meccanica e alla conduttività termica, sono supporti ideali per i catalizzatori. Ad esempio, la poltiglia caricata con catalizzatore viene impregnata in un materiale resistente alla corrosione.schiuma metallicaLaminati, seguiti da laminazione e trattamento ad alta temperatura per ottenere una forte adesione. Questa progettazione garantisce la stabilità del catalizzatore anche in caso di ripetuti shock termici. Questi vettori vengono utilizzati nel trattamento dei gas di scarico delle centrali elettriche per la riduzione degli NOx.

(3) Smorzatori acustici

Le schiume metalliche, composte da scheletri e pori metallici, offrono un eccellente assorbimento acustico e smorzamento delle vibrazioni. Specifici livelli di porosità consentono un assorbimento mirato delle frequenze.Schiuma di alluminioSviluppato in Giappone, Stati Uniti e Germania, è stato applicato in sistemi navali, ferroviari e automobilistici. Il titanio poroso, con bassa densità, resistenza al calore e alla corrosione, viene impiegato nei silenziatori di scarico delle turbine a gas che richiedono durata e leggerezza.

(4) Filtrazione e separazione

I filtri in schiuma metallica combinano la permeabilità ai fluidi con la ritenzione di particelle solide. Le schiume in acciaio inossidabile e rame sono ampiamente utilizzate per la filtrazione di solidi in liquidi (ad esempio, combustibili, polimeri fusi, sospensioni) e gas. Le applicazioni includono la raffinazione del petrolio, la lavorazione dei polimeri e la purificazione dell'aria.

(5) Scambiatori di calore e refrigeratori

Schiume di leghe di rame o alluminio, caratterizzati da elevata area superficiale e conduttività termica, sono utilizzati in tubi di calore e scambiatori. La loro struttura porosa facilita un efficiente trasferimento di calore al passaggio dei fluidi. Il raffreddamento per traspirazione sfrutta la porosità dei metalli schiumosi: i fluidi refrigeranti (liquido/gas) formano uno strato limite isolante stabile, garantendo un'eccezionale gestione termica. Le schiume di rame ad alta porosità sono già utilizzate in tubi di calore avanzati.

(6) Arrestatori di fiamma

L'elevata conduttività termica e l'elevata superficie delle schiume metalliche consentono la soppressione delle fiamme. Installate nelle condotte di metano/gas naturale in prossimità di fonti di accensione, bloccano efficacemente la propagazione delle fiamme in caso di combustione.

(7) Materiali biomedici

La biocompatibilità del titanio poroso lo rende adatto ad applicazioni mediche, come impianti ortopedici (ad esempio, steli femorali in titanio poroso) e radici dentali. I compositi in lega di tungsteno-cromo-nichel vengono utilizzati nelle protesi valvolari cardiache. Ulteriori applicazioni includono sistemi di controllo dei fluidi (ad esempio, ritardatori di segnale nell'automazione), dispositivi di stoccaggio/trasporto dei fluidi, nebulizzatori, schermature elettromagnetiche, sistemi di depurazione dell'acqua e sistemi di controllo acustico.