Materiál jako z budoucnosti se chystá do výroby
Supersilná kompozitní kovová pěna je materiál pozoruhodných vlastností. Je pevná jako ocel, lehká jako hliník a schopná odolat balistickému nárazu, ohni i radiaci. Má stejný nebo lepší výkon než většina konvenčních kovů používaných např. v pancéřování, přičemž váží výrazně méně.
Před více než deseti lety vynalezla Dr. Afsaneh Rabieiová ze Státní univerzity v Severní Karolíně, zabývající se zpracováním a charakterizací pokročilých materiálů, kovových pěn, povlaků a kompozitů, unikátní materiál vyrobený z dutých kovových „bublin“ zapuštěných do matrice z oceli, titanu, hliníku, slitiny nebo jejich kombinace. Byl nazvaný kompozitní kovová pěna (Composite Metal Foam – CMF).
A nyní po letech testování proti balistice, výbuchům, vibracím, radiaci a ohni oficiálně její firma Advanced Materials Manufacturing oznámila, že je připravena k jeho výrobě. CMF lze svařovat, obrábět nebo jinak upravovat stejně jako jakýkoli jiný kovový materiál.
Ačkoli nejde o úplně první kovovou pěnu, která kdy byla vytvořena, Afsaneh Rabieiová je přesvědčena, že její CMF je nejodolnější. Například ve studii publikované v časopise Composite Structures vědci prokázali, že pancéřování vozidel vyrobené z ocelové pěny CMF, zastavilo kulové i pancéřové náboje ráže 0,50 stejně účinně jako pancéřování vozidel vyrobené z konvenční oceli, ovšem při výrazně nižší hmotnosti.
„Pancéřování CMF mělo méně než polovinu hmotnosti válcované homogenní ocelové zbroje potřebné k dosažení stejné úrovně ochrany. Jinými slovy, byli jsme schopni dosáhnout významné úspory hmotnosti, což je přínosem pro výkon vozidla a úsporu paliva, bez obětování ochrany,“ uvedla Dr. Rabieiová.
Již dříve výzkumníci z jejího týmu zjistili, že CMF, která má velmi nízkou vodivost a skvělé izolační vlastnosti, izoluje proti teplu mnohem lépe než pevný plech ze stejného kovu. Ve studii zveřejněné v International Journal of Thermal Sciences vystavili jeden plech z nerezové oceli o velikosti 6,35 x 6,35 x 1,91 cm, stejně jako vzorek CMF shodné velikosti, intenzivnímu plameni o teplotě 800 stupňů Celsia. Zatímco nerezová ocel dosáhla této teploty za čtyři minuty, CMF to trvalo osm minut, tzn., že CMF dokázal vzdorovat vystavení stejnému žáru dvojnásobnou dobu. Při experimentu, kdy byl vzorek CMF vystaven po dobu 30 minut plameni hořáku dosahujícímu 1204 °C, si materiál i po půl hodině zachoval svou strukturální integritu. Vzorek CMF také překonal ocelový plech stejné tloušťky při izolaci proti vysokým teplotám, i když ocel vážila třikrát více než vzorek CMF. Podle vědců CMF odolává ohni až šestkrát lépe než stejně silná ocel.
„Přítomnost vzduchových kapes uvnitř CMF je tak účinná při blokování tepla, hlavně proto, že teplo se vzduchem šíří pomaleji než kovem. To znamená, že CMF může účinně chránit materiály citlivé na teplo – ať už nebezpečné chemikálie nebo vozidla přepravující astronauty vesmírem,“ vysvětlují vědci.
Pokud jde o kosmické výpravy, je CMF schopný odstínit různé formy záření. Ve studii, kterou vědci publikovali v časopise Radiation Physics, prokázali účinnost tohoto materiálu při blokování rentgenového a gama záření (nebezpečné kosmické záření) a také neutronového záření (které probíhá v jaderných reaktorech a během jaderných výbuchů).
„Stručně řečeno, CMF jsou příslibem pro různé aplikace: Od průzkumu vesmíru přes přepravu jaderného odpadu, výbušnin a nebezpečných materiálů až po vojenské a bezpečnostní aplikace,“ konstatuje Afsaneh Rabieiová v prohlášení o balistických testech.
Petr Kostolník
Foto: NC State University
56
