استفاده از فناوری نانو در تولید فوم‌های فلزی با قابلیت ضربه‌گیری

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری،بشر مدت‌های طولانی در صدد ایجاد خلل و فرج دلخواه درون مواد فلزی بوده است؛ اما امروزه با پیدایش کاربردهای گسترده در این زمینه، تهیه و تولید این مواد به‌صورت تخصصی توسط محققان دنبال می‌شود. در دهه‌ی اخیر یک دسته از فلزات سلولی با نام فوم فلزی با خواص مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و صوتی جدید مطرح شده‌اند و جذابیت بسیاری یافته‌اند.
فوم فلزی به سبب استحکام، سبکی، خاصیت جاذب انرژی ضربه یا صوت، ضریب انتقال بالا و حتی روغن‌کاری خودکار قطعات کاربرد فراوانی در صنایع پیشرفته دارد. آلومینیم شاید اولین و اصلی‌ترین ماده‌ای باشد که فوم آن ساخته شده است. فوم‌های آلومینیومی امروزه کاربرد بسیاری در صنایع مختلف از جمله اتومبیل، هوافضا و تجهیزات الکترونیکی دارد.
دکتر سید مهدی حسینی محقق دانشگاه سمنان با اشاره به نقش ساختار سلول‌ها و حفرات در تعیین کارایی و عملکرد فوم نهایی، در رابطه با اهداف دنبال شده در این طرح گفت: در طرح حاضر با هدف افزایش کارایی فوم‌های آلومینیومی از نانوذرات سیلیسیم کاربید استفاده شده و این نانوذرات به‌صورت یکنواخت در زمینه‌ فلزی به کمک یک فرایند مکانیکی-حرارتی پراکنده شده است.
با اعمال نانوذرات سیلیسیم کاربید درون زمینه‌ فلزی، نسبت استحکام به وزن قطعه‌ نهایی به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌یابد که این موضوع کاهش مصرف فوم و متعاقب آن کاهش هزینه را در پی دارد.
حسینی افزود: پس از تولید ماده پیش‌ساخته‌ فوم از طریق نورد پیوندی و عملیات پیوسته حرارتی، با انجام فرایند فوم‌سازی در کوره پیش گرم، محصول نانوکامپوزیتی تولید شده جهت ارزیابی‌های فیزیکی و مکانیکی تحت آزمون‌های نانوسختی سنجی، سقوط آزاد، فشار استاتیکی و خمش سه‌نقطه قرار گرفتند. همچنین به‌منظور ارزیابی قابلیت میرا کردن ارتعاشات دینامیکی از آزمون مودال محیطی استفاده شد. به‌علاوه، به‌منظور بررسی ساختار سلولی فوم تولید شده و توزیع نانوذرات سیلیسیم کاربید در زمینه‌ آلومینیومی میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد استفاده قرار گرفت.
حضور و توزیع یکنواخت نانوذرات سرامیکی سیلیسیم کاربید در دیواره‌ سلول‌ها موجب حذف ترک‌ها در فوم‌های نانوکامپوزیتی نسبت به فوم‌های بدون حضور نانوذرات شده است. این موضوع موجب شده تا خواص فشاری دینامیکی به میزان 48 درصد، انرژی جذب‌شده به میزان 35 درصد و خواص میراگری ارتعاش به میزان 77 درصد نسبت به فوم ساده‌ آلومینیومی بهبود یابد.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر سید مهدی حسینی-دانش آموخته‌ی مقطع دکترای دانشگاه سمنان و دکتر علی حبیب اله زاده- عضو هیأت علمی دانشگاه سمنان است. نتایج این کار در مجله‌ Materials Science & Engineering A با ضریب تأثیر 094/3 (جلد 670، سال 2016، صفحات 342 تا 350) منتشر شده است.