კოლექციები

ბუნებით შთაგონებული, მაგრამ რკინასავით მკაცრი: რისთვის გამოიყენება მეტალის ქაფი?

ბუნებით შთაგონებული, მაგრამ რკინასავით მკაცრი: რისთვის გამოიყენება მეტალის ქაფი?

ბუნებით შთაგონებული და ლითონების სიმტკიცის შერწყმით, ლითონის ქაფებს მრავალი საინტერესო პროგრამა აქვს ინდუსტრიაში. ისინი შეიძლება დამზადდეს სხვადასხვა მეტალისგან და წარმოუდგენლად მსუბუქი და ძლიერი იყოს.

აქ ვსწავლობთ თუ რა არის ლითონის ქაფები, როგორ მზადდება ისინი და ჩქარა გადავხედავთ სად იყენებენ მათ.

დაკავშირებული: 9 საინტერესო მასალა, რომელიც შეიძლება აყალიბებდეს მომავალს

რისგან მზადდება მეტალის ქაფი?

ლითონის ქაფებს აქვთ ფიჭური სტრუქტურა, რომელიც შედგება მყარი ლითონისგან (მაგალითად, ალუმინისგან) და ბევრი გაზით სავსე ფორებიდან. ფორები შეიძლება იყოს დალუქული (დახურული უჯრედისის ქაფი) ან ურთიერთდაკავშირებული (ღია უჯრედისი ქაფი). ლითონის ქაფი წარმოუდგენლად მსუბუქი, მაგრამ ძალიან ძლიერია. მათი უჯრედული სტრუქტურა მსგავსია სტრუქტურისა, რომელიც ბუნებრივ სამყაროში ხშირად გვხვდება ისეთი ნივთებით, როგორიცაა ძვალი, ხის ან თუნდაც ზღვის ღრუბლები.

ლითონის ქაფები მზადდება ალუმინისგან, მაგრამ შეიძლება წარმოიქმნას სხვა მრავალი ლითონისგან, მათ შორის ტიტანის, ტანტალის, სპილენძის, თუთიის ან ტყვიისგან.

ამ მეტალის უჯრედულ სტრუქტურებს აქვთ გაზით სავსე ფორების დიდი მოცულობის ფრაქცია.

"ეს პორები შეიძლება დალუქული იყოს (დახურული უჯრედისის ქაფი), ან ისინი შეიძლება იყოს ურთიერთდაკავშირებული ქსელი (ღია უჯრედისის ქაფი). დახურულ უჯრედულ ქაფს უწოდებენ ლითონის ქაფებს, ხოლო ღია უჯრედის ქაფს - უბრალოდ როგორც ფოროვანი ლითონი ", - ნათქვამია azom.com- ის მიხედვით.

ლითონის ქაფებს აქვთ რამდენიმე ძალიან მნიშვნელოვანი ძირითადი მახასიათებელი, რაც მათ განსაკუთრებით სასარგებლო ხდის მასალათა მეცნიერებისთვის.

ლითონის ქაფის ძირითადი თვისებებია შემდეგი: (azom.com– ის კრედიტი):

  • ულტრაიისფერი მასალა (75–95% მოცულობა შედგება ბათილი სივრცეებისგან),
  • ძალიან მაღალი ფორიანობა,
  • მაღალი კომპრესიული სიძლიერე, კომბინირებული ენერგიის კარგი შთანთქმის მახასიათებლებთან ერთად,
  • თერმული კონდუქტომეტრული დაბალია და,
  • მაღალი სიმტკიცე.

რისთვის გამოიყენება მეტალის ქაფები?

ლითონის ქაფებს მრავალფეროვანი გამოყენება აქვს. ესენია სამშენებლო მასალებიდან ბიო – სამედიცინო გადაწყვეტილებებამდე.

აღსანიშნავია რამდენიმე მაგალითი (azom.com– ის თავაზიანობა):

  • დახურული ჯიში გამოიყენება სტრუქტურული პროგრამებისთვის, რომლებიც მოითხოვს დატვირთვის მახასიათებლებს, და წონის დაზოგვის და ზემოქმედების შემწოვი სტრუქტურებისთვის მანქანებში.
  • ღია ჯიში იდეალურია ვიბრაციისა და ხმის შთანთქმის, ფილტრაციისა და კატალიზისთვის მაღალ ტემპერატურაზე, სითბოს გაცვლასა და სამედიცინო მოწყობილობებში.
  • ღია ჯიში ასევე სასარგებლოა ფუნქციურ პროგრამებში, როგორიცაა ფილტრაცია და დემპინგი.
  • ქაფის მეტალი გამოიყენება როგორც ექსპერიმენტული პროთეზირება ცხოველებში.
  • მაღალი სიძლიერის მქონე მეტალის ქაფებს შეუძლიათ შეასრულონ მაღალი სიმძლავრის ზემოქმედების ენერგიის შთანთქმის საშუალებები.
  • საავტომობილო ინდუსტრიაში ქაფებს იყენებენ მანქანის ჩარჩოში ნაწილების რაოდენობის შესამცირებლად, აწყობის გასაადვილებლად, ამით ხარჯების შემცირებისა და მუშაობის გასაუმჯობესებლად.

როგორ მზადდება ლითონის ქაფები?

ლითონის ქაფები წარმოიქმნება მთელი რიგი ნაბიჯებით. პირველ რიგში, ლითონის დნელები ქაფდება გალღობილი ლითონის გაზის ბუშტების შექმნით.

იმის გამო, რომ გაზის ბუშტები ნაკლებად მკვრივია და ლიმონის დნობასთან შედარებით უფრო მაღალი ფუჟერი აქვთ, ისინი ზედაპირზე ამოდიან. ამის შესაჩერებლად, მდნარი ლითონის სიმკვრივე იზრდება ჰაერის ბუშტების დნობაში.

ამის მისაღწევად ხშირად იყენებენ წვრილ კერამიკულ ფხვნილებს, ან შენადნობთა ელემენტებს იყენებენ გამდნარ ლითონში ნაწილაკების სტაბილიზაციისთვის.

გაზის ბუშტების დანერგვა შეიძლება გაკეთდეს სამიდან ერთი მეთოდით. ყველაზე ხშირად იყენებენ (azom.com– ის კრედიტი):

  • გაზის შეყვანა თხევად ლითონში გარე წყაროდან.
  • გაზის ნალექების გამოწვევა, რომელიც ახლახან დაიშალა თხევადში.
  • სითხეში აირის ადგილზე წარმოქმნის გამოწვევა გაზზე გამათავისუფლებელი აფეთქების საშუალებების შერწყმით დნობის საშუალებით.

ლითონის ფხვნილი ან ლითონის ჩიპები ასევე შეიძლება შერეულ იქნას ტიტანის ჰიდრიდთან, ან სხვა ასაფეთქებელ ნივთიერებებთან და გაათბეთ ლითონის დნობის წერტილამდე. ამით, აირისებრი წყალბადის გამოიყოფა, რომელიც ქაფდება ნარევი.

რისთვის გამოიყენება ტიტანის ქაფი?

ტიტანის მეტალის ქაფი არის ძალიან დაბალი სიმკვრივის, გამტარი მასალა, რომელსაც მრავალი პროგრამა აქვს. მისი განმსაზღვრელი მახასიათებლებია მისი ძალიან მაღალი ფორიანობა (მოცულობით 75-დან 95% -მდე), რომელიც ძირითადად ბათილი სივრცეებისგან შედგება.

ეს ძალიან ძლიერი ლითონის ქაფი ხშირად გამოიყენება:

  • თერმული იზოლაცია,
  • აკუსტიკური იზოლაცია,
  • გარემოს დამაბინძურებლების ადსორბცია,
  • მდნარი ლითონის შენადნობების ფილტრაცია და,
  • როგორც კატალიზატორის სუბსტრატი, რომელიც მოითხოვს დიდ შიდა ზედაპირს.

ტიტანის ქაფს ასევე აქვს სხვა შეზღუდული სამედიცინო პროგრამები. ზოგი მკვლევარი ცდილობდა გამოიყენოს იგი, როგორც ულტრა ძლიერი იმპლანტი, დაკარგული ან დაზიანებული ძვლის შესაცვლელად.

"TiFoam პროექტში, კვლევის პარტნიორებმა კონცენტრირებულნი იყვნენ ტიტანის ქაფის სიცოცხლისუნარიანობის დემონსტრირება ხერხემლის წუნდებული სხეულების ჩანაცვლებისთვის. ქაფი თანაბრად შესაფერისია სხვა ძლიერ დაძაბული ძვლების გასასწორებლად", - აღნიშნავს fraunhofer.de

არის ალუმინის ფოროვანი ლითონი?

ალუმინის ზოგიერთი ფორმა მართლაც ფოროვანია. მათ აქვთ გარკვეული მსგავსება ლითონის ქაფთან, ანუ ისინი ორივე გაჟღენთილია გაზებისა და გარკვეული სითხეებისთვის, მაგრამ ასევე არსებობს რამდენიმე მნიშვნელოვანი განსხვავება.

ძირითადი განსხვავება წარმოების პროცესშია. ფოროვანი ალუმინის წარმოქმნა ხდება ლითონის ბროლის მარილის და სასურველ ფორმაში ჩამოსხმის შედეგად.

ჩამოსხმის დასრულების შემდეგ, მარილი გარეცხილია. ეს პროცესი ხსნის და ხსნის მარილს. ადგილები, რომლებიც შეიცავს მარილიან მარცვლებს, პროცესის შემდეგ ფორებად რჩება.

ამ ფოროვან ალუმინს აქვს გარკვეული უპირატესობა ლითონის ქაფებთან შედარებით. მაგალითად, ლითონის ქაფის წარმოების ერთ-ერთი მთავარი სირთულე არის ლითონისა და ასაფეთქებელი ნივთიერების სწორი კომბინაციის პოვნა. კიდევ ერთი სირთულეა მათი ტემპერატურის სწორი ტემპერატურისა და დროის პოვნა ქაფის საჭირო ტექსტურის წარმოებისთვის.

ამის გამო, ძნელია იმის პროგნოზირება, თუ როგორ აღმოჩნდება ფორიანობა, ფორების ზომა და ფორების განაწილება.

"ამ მიზეზების გამო, ფოროვანი ალუმინის, თავისი მარტივი წარმოების ტექნოლოგიით, მნიშვნელოვანი ალტერნატივაა. ზუსტად განსაზღვრული ფილტრის კლასების ფართო სპექტრი 5 მკმ-დან 250 მკმ-მდე შეუძლია აპლიკაციის ზუსტად დიფერენცირება. ფოროვან და არა ფოროვან ნაწილებს შორის დამატებითი ძლიერი ჩამოსხმის ინტერფეისი ხსნის სხვადასხვა პროგრამების ფართო სპექტრს, "ნათქვამია porous-aluminium.com- ზე.

ფოროვან ალუმინსა და ლითონის ქაფს შორის ზოგიერთი ძირითადი განსხვავება შემდეგია, porous-aluminium.com– ის თანახმად:

  • ზუსტად განსაზღვრული ფილტრის კლასების ფართო სპექტრიდან 5 μm to 250 μm,
  • დამატებითი ძლიერი მსახიობი ინტერფეისი ფოროვან და არა ფოროვან ნაწილებს შორის,
  • უკიდურესი ძალა წყალობით მსახიობი სტრუქტურა,
  • მარტივი დამუშავება (მაგ. ძაფის გადატანა) და
  • რენტაბელური წარმოების ტექნოლოგია.

ფოლადის ფოროზია?

უჟანგავი ფოლადი არ არის თავისთავად ფოროვანი, მაგრამ შეიძლება შეიქმნას ფოროვანი ფოლადის ფოლადი. მაგალითად, Universidade Federal de Sao Paulo- ს მკვლევარებმა შეძლეს ფოროვანი ფოლადის წარმოება სამედიცინო მიზნებისთვის.

"ოსტინიტური უჟანგავი ფოლადები ხშირად გამოიყენება ბიოსამკურნალო პროგრამებში, როგორიცაა ორთოპედიული იმპლანტანტები, ისეთი თვისებების გამო, როგორიცაა მაღალი კოროზიისა და დაღლილობის წინააღმდეგობა, ასევე მაღალი მოტეხილობის სიმტკიცე. პროგრამები ", - აღნიშნავს მასალების კვლევის სტატიას researchgate.net- ზე.


Უყურე ვიდეოს: რა მოხდება კორონა ვირუსის შემდეგ? მეცნიერების 4 კვლევა (იანვარი 2022).