Penový hliník, materiál budúcnosti, o ktorom sme písali v novembri 1996, si už našiel uplatnenie v automobiloch značiek Audi, Ferrari a v železničných vozňoch značky Siemens. S najnovšou patentovanou technológiou z dielne Ústavu materiálov a mechaniky strojov SAV sa uvažuje aj v stavebníctve pri udržiavaní tepelného komfortu v budovách pomocou lacnej ekologicky získanej energie.
Aplikácie penového hliníka v praxi pribúdajú. Prečítajte si, čo sa očakávalo od tohto materiálu v roku 1996. Vo vývoji nových materiálov sa čoraz viac prejavuje snaha vytvoriť umelé celulárne štruktúry (peny) podobné prírodným materiálom, ktoré možno použiť v konštrukčnej praxi. Jedným z vhodných kandidátov na konštrukčný celulárny materiál tohto typu je penový hliník, ktorý vyvinuli v Ústave materiálov a mechaniky strojov (ÚMMS) SAV v Bratislave.
Penový hliník
Zdá sa, že zlom vo vývoji penového hliníka nastáva až teraz, keď sa podarilo skĺbiť technológiu práškovej metalurgie s nekonvenčnými technológiami odlievania, čo zabezpečuje možnosť riadenia štruktúry peny za prijateľné ceny. Na tomto výsledku sa významnou mierou podieľali naši vedeckí pracovníci z ÚMMS SAV. Penový hliník je vlastne dvojzložkový materiál pozostávajúci z hliníka, resp. hliníkovej zliatiny a pórov vyplnených plynom, ktoré sú rovnomerne rozložené v celom objeme kovovej matrice. Póry tvoria viac ako dve tretiny celkového objemu, čím sa dosahuje hustota nižšia ako 0,9 g ∙ cm-3 čiže menej, ako je hustota vody. Takáto celulárna štruktúra poskytuje hliníkovej zliatine nezvyčajnú kombináciu vlastností, ktorá sa nedá dosiahnuť štandardným spôsobom spracovania hliníka.
Päťkrát tuhší ako oceľ
Celulárna štruktúra poskytuje hliníkovým zliatinám v porovnaní s typickými konštrukčnými materiálmi veľkú tuhosť. V praxi to znamená, že nosník z penového hliníka je pri rovnakej hmotnosti asi päťkrát tuhší ako nosník z ocele. Navyše sa dá aj nastaviť optimálna hodnota tuhosti zmenou hustoty penového hliníka. Možno ho teda považovať za istý typ hliníkového profilu, pričom má na rozdiel od iných profilov tuhosť rovnakú vo všetkých smeroch.
Široké množstvo použitia
Vlastnosti penového hliníka spolu s jeho nehorľavosťou, možnosťou recyklácie a zdravotnou neškodnosťou sľubujú široké možnosti jeho použitia najmä ako:
• samonosné ľahké panely pre dopravné a stavebné konštrukcie ako alternatíva dreva a drahých sendvičov,
• ľahko recyklovateľné tepelné štíty a izolácie,
• alternatíva dreva kvôli nehorľavosti, rozmerovej stabilite, odolnosti proti parazitom a plesniam, ľahkej recyklovateľnosti a podobne,
• výstuha dutých profilov proti priečnemu stlačeniu a vzperu,
• plaváky na zvýšené teploty a tlaky kvapalín,
• deformačné časti automobilov na ochranu pasažierov pred nárazom,
• bezpečnostné deformačné zóny pre zdvíhacie a manipulačné systémy,
• skrinky elektronických prístrojov s efektívnym elektromagnetickým, tepelným a zvukovým tienením,
• odhlučňovací, zvukovo-pohltivý materiál pre sťažené podmienky (vysoká teplota, vlhkosť, prach, prúdiace plyny, vibrácie, sterilnosť a pod.),
• nehorľavý konštrukčný a obkladový materiál v hoteloch, obchodných domoch a iných verejných priestoroch s tepelne a zvukovoizolačným účinkom, významne nezaťažujúcim životné prostredie.
Ako kysnuté cesto
Spôsob výroby penového hliníka je v zásade jednoduchý a pripomína prípravu koláča z kysnutého cesta. Do cesta z múky sa pridajú kvasnice, ktoré kvasením uvoľnia plyny a nafúknu cesto. Pri výrobe penového hliníka používame namiesto kvasníc vhodné speňovadlo (zvyčajne kovový hydrid), ktoré vmiešame do roztaveného hliníka alebo hliníkového prášku. Pri tavení hliníka sa rozloží, uvoľní plyny a nafúkne taveninu. Vytvorenú penu sformujeme vo vhodnej forme a stabilizujeme stuhnutím. Podobne ako v koláči je pórovitá štruktúra len vo vnútri, na povrchu si materiál zachováva kompaktnú hliníkovú vrstvu. Penový hliník je ekologicky neškodlivý. Počas vypeňovania sa uvoľňuje len vodík, ktorý sa okamžite zlučuje na vodu.
Vyšlo v Quarku v novembri 1996
