如果一款金屬材料輕質(zhì)、可吸能，絕對(duì)會(huì)吸引來(lái)自汽車(chē)廠家的火熱目光。
球體多孔鋁——也稱泡沫鋁，在汽車(chē)廠家眼里就是這樣的“寶”。美國(guó)前總統(tǒng)奧巴馬的座駕“陸軍一號(hào)”，以可防彈、防暴的高安全性著稱，采用了大量泡沫鋁材料。
這款外形像海綿的泡沫鋁，只是純鋁材變了個(gè)造型，但其功能性卻呈爆炸式的增加：輕質(zhì)、密度小、耐熱、抗沖擊、透過(guò)性、吸音性、保溫性、電磁屏蔽性、電阻性、耐腐蝕性等等一堆優(yōu)點(diǎn)襲來(lái)，這為它的應(yīng)用打開(kāi)了無(wú)暇的想象空間。
提到這款材料，不得不提到《泡沫鋁國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》制定參與單位之一——北京中實(shí)強(qiáng)業(yè)泡沫金屬有限公司（簡(jiǎn)稱“中實(shí)強(qiáng)業(yè)”），憑借這款產(chǎn)品，中實(shí)強(qiáng)業(yè)闖進(jìn)了汽車(chē)、航空航天、軌道交通、船舶重工、建筑、通訊等諸多領(lǐng)域。
01
撞擊造成的能量傷害被泡沫鋁吸收
在選材時(shí)，安全性成為汽車(chē)廠商主要的考量因素之一。這恰好是中實(shí)強(qiáng)業(yè)泡沫鋁進(jìn)入汽車(chē)領(lǐng)域的重要切入點(diǎn)。
2014年底衛(wèi)生部統(tǒng)計(jì)，年交通事故470萬(wàn)件，總傷亡人數(shù)95萬(wàn)余人，其中死亡20萬(wàn)人左右，主要原因是汽車(chē)缺乏防撞結(jié)構(gòu)。
中實(shí)強(qiáng)業(yè)分析認(rèn)為，普通的汽車(chē)前縱梁結(jié)構(gòu)，鋼防撞梁缺乏吸能能力，其搭載的低速吸能盒只能吸收很少動(dòng)能，以緩沖低速撞擊；為緩沖高速撞擊，則在縱梁上設(shè)置一些低強(qiáng)度節(jié)段，撞擊時(shí)允許汽車(chē)引擎部分變形，實(shí)際上這種安全效果不佳。
如果防撞梁采用吸能性的球體泡沫鋁，安全性可有效提升。中實(shí)強(qiáng)業(yè)通過(guò)將泡艙設(shè)計(jì)成相對(duì)規(guī)則的球狀，此外，在艙壁上開(kāi)小圓孔連接各球體，開(kāi)往6個(gè)方向，避免直通孔。
當(dāng)外部沖擊或壓力作用于泡沫鋁時(shí)，這些能量會(huì)被傳遞到泡沫鋁的微觀結(jié)構(gòu)中，然后通過(guò)這些微小的通道和連接被分散和吸收。此外，由于泡沫鋁的材質(zhì)不具有反彈性，吸能效果更佳。
汽車(chē)的泡沫鋁防撞梁經(jīng)過(guò)撞擊后，通過(guò)變形吸能，釋放撞擊動(dòng)能，可以使得車(chē)身和轎廂保持不變形，以達(dá)到保護(hù)人員安全的效果。
02
降低汽車(chē)重量
對(duì)于汽車(chē)，尤其是新能源汽車(chē)而言，節(jié)能降耗的必要路徑是實(shí)現(xiàn)車(chē)身的輕量化。HIS Markit數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)整車(chē)減重10%，續(xù)航里程可提高5%- 7%。
可見(jiàn)，輕量化對(duì)于節(jié)能降耗的效果十分可觀。
大量小孔的存在，使得泡沫鋁的密度降低，輕質(zhì)成為它的另一大特性，在具備安全性的同時(shí)，可“扛起”汽車(chē)輕量化的“重任”。
目前，中實(shí)強(qiáng)業(yè)可將泡沫鋁的密度做到0.5-1.1g/cm3，與密實(shí)鋁相比，密度最低時(shí)大約為密實(shí)鋁的25%。
輕質(zhì)的泡沫鋁被汽車(chē)廠商引入到多個(gè)部件。
OME公司設(shè)計(jì)了一款汽車(chē)，其底盤(pán)部分采用泡沫鋁三明治板結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量比同等結(jié)構(gòu)的其他材質(zhì)下降25%；德國(guó)卡曼汽車(chē)公司則用三明治式復(fù)合泡沫鋁制造吉雅輕便轎車(chē)的頂蓋板，其剛度比原來(lái)的鋼結(jié)構(gòu)件強(qiáng)7倍，質(zhì)量輕25%。
03
為汽車(chē)降噪助力
如果說(shuō)高安全、輕量化滿足了汽車(chē)的剛性需求，那么還可以做到吸音效果的泡沫鋁無(wú)疑為汽車(chē)帶來(lái)了額外的驚喜了。
汽車(chē)噪音，關(guān)系著駕駛安全。為此，國(guó)家層面專(zhuān)門(mén)推出了“汽車(chē)噪音控制標(biāo)準(zhǔn)”以解決這一問(wèn)題。
由于泡沫鋁具有大量的小氣孔，當(dāng)電磁波、聲波等能量穿過(guò)泡沫鋁時(shí)，會(huì)被氣孔中的電子和離子所吸收和分散。如此一來(lái)，達(dá)到了吸音的效果。
據(jù)中實(shí)強(qiáng)業(yè)介紹，在聲波頻率在125-4000Hz之間時(shí)，采用其泡沫鋁材料，吸音系數(shù)可達(dá)0.95，降噪系數(shù)可達(dá)0.4。其專(zhuān)門(mén)推出的球體泡沫鋁消聲器可以降噪10分貝以上，提高降噪效果。同時(shí)消聲器重量可以減輕1/3以上。
除了汽車(chē)消音器，采用泡沫鋁材料制造的轎車(chē)地板、間隔、車(chē)門(mén)夾心板等汽車(chē)部件也能實(shí)現(xiàn)隔音、隔震的效果。
04
應(yīng)對(duì)復(fù)雜運(yùn)行工況
泡沫鋁為汽車(chē)帶來(lái)的驚喜并不止步于上述功能，由于汽車(chē)運(yùn)行的工況較為復(fù)雜，需要應(yīng)對(duì)氣溫、氣候、長(zhǎng)期使用等條件，泡沫鋁可輕松應(yīng)對(duì)。
出于保證駕乘舒適性、減少能源消耗和保護(hù)車(chē)內(nèi)設(shè)備的需要，汽車(chē)需要保溫。泡沫鋁具有一定的孔隙和空氣層，可以阻止熱量的傳遞。據(jù)了解，中實(shí)強(qiáng)業(yè)的泡沫鋁產(chǎn)品，導(dǎo)溫系數(shù)大約為純鋁的1/400，可以幫助汽車(chē)實(shí)現(xiàn)良好的保溫效果。
汽車(chē)在行駛過(guò)程中也會(huì)接觸到各種不同的介質(zhì)和環(huán)境，如海水、鹽霧、酸雨等，會(huì)對(duì)汽車(chē)的金屬部件產(chǎn)生腐蝕作用，影響車(chē)身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、縮短使用壽命、降低車(chē)輛性能。
而泡沫鋁則是有效應(yīng)對(duì)這些復(fù)雜環(huán)境的“利器”，中實(shí)強(qiáng)業(yè)開(kāi)發(fā)出的泡沫鋁產(chǎn)品，具備耐候性好、低吸濕、不老化優(yōu)勢(shì)。其原理在于，表面覆蓋著一層氧化鋁膜，這層氧化鋁膜能夠防止鋁與外界環(huán)境中的氧氣、水分、酸堿等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)；泡沫鋁的孔隙結(jié)構(gòu)也可以起到緩沖作用，防止腐蝕介質(zhì)直接接觸到材料表面，從而達(dá)到保護(hù)作用。
05
打開(kāi)更廣闊的舞臺(tái)
擁有“百般武藝”的泡沫鋁，不但是汽車(chē)領(lǐng)域的“萬(wàn)金油”。深挖其功能性，中實(shí)強(qiáng)業(yè)打開(kāi)了航空航天、軌道交通、通訊、建筑等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用大門(mén)。
以航空航天的飛船返回艙為例，在返回地面過(guò)程中，返回艙會(huì)經(jīng)歷高速進(jìn)入大氣層的過(guò)程，產(chǎn)生巨大的空氣阻力和摩擦力，產(chǎn)生高溫、高壓等極端環(huán)境，需要采用吸能材料應(yīng)對(duì)。發(fā)揮其優(yōu)異的吸能性，可將其導(dǎo)入神州飛船返回艙。
中實(shí)強(qiáng)業(yè)發(fā)現(xiàn)，其吸能指標(biāo)達(dá)到2-25J/CM，高應(yīng)變率時(shí)吸能增幅達(dá)20-100%，并且可在壓縮過(guò)程中持續(xù)吸能。
在能量的眾多形式中，電磁波是其中的一種，因此，泡沫鋁也視為電磁屏蔽的解決方案。比如在通訊行業(yè)，泡沫鋁可用于電信機(jī)房電磁屏蔽及降噪。中實(shí)強(qiáng)業(yè)資料顯示，當(dāng)電磁波頻率在2.6-18GHz之間時(shí)，球體多孔鋁的電磁屏蔽量可達(dá)60-90dB。
不同的應(yīng)用領(lǐng)域，與泡沫鋁相結(jié)合后，發(fā)生著不同的“化學(xué)反應(yīng)”。在建筑領(lǐng)域，泡沫鋁帶來(lái)“化學(xué)反應(yīng)”發(fā)揮到了極致。它可用于制作大跨度輕質(zhì)速裝支援大橋，吸音的公路聲屏障、建筑吸聲內(nèi)襯、娛樂(lè)場(chǎng)所內(nèi)/外部裝飾，吸能的防爆抗導(dǎo)彈建筑、建筑幕墻板，以及養(yǎng)眼的燈罩。
泡沫鋁給帶來(lái)的想象空間，中實(shí)強(qiáng)業(yè)正在繼續(xù)探索。
2023國(guó)際新材料展
展位號(hào)：H8
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