Особенности закрытой ячейки в том, что структура пор изолирована и они не связаны друг с другом. Этот тип алюминиевой пены подходит для применений, требующих высоких энергетических и звукопоглощающих характеристик.
Он широко используется во многих конструктивных элементах, особенно в областях, подверженных высокой демпфирующей способности, например, в компоненте переднего бампера автомобиля. Между тем, открытая ячейка, благодаря большему уровню соединения пор, была принята и использована в приложениях для управления температурой.
Одним из таких многообещающих применений является теплообменник, особенно в качестве охлаждающей среды для передачи тепла, благодаря развитой пористой структуре, которая обеспечивает большую площадь поверхности, что позволяет повысить эффективность теплопередачи. Создание комбинированной структуры из открытых и закрытых ячеек в одном компоненте объема представляется сложным процессом из-за различных используемых технологий обработки и их индивидуальных ограничений.
Таким образом, в этом исследовании представлен инновационный способ обработки высокопрочного ячеистого алюминиевого пенопласта (CAF) путем объединения пористых и плотных структур. CAF хорошо известен как легкий продукт, демонстрирующий высокий уровень взаимосвязанной пористости, что очень полезно в качестве приложения для управления температурой, особенно в качестве теплопередающей или охлаждающей среды. Однако уровень прочности CAF не является многообещающим, когда он подвергается сильным ударам; таким образом, ограничить его потенциальное применение, особенно в автомобильной промышленности.
Впоследствии был исследован альтернативный путь интеграции плотной и пористой структуры. Твердый алюминий в центре действует как опора, обеспечивающая отличную прочность окружающей пенопластовой конструкции. Продукт продемонстрировал функционально изменяемые свойства, которые возможны для применений, требующих как свойств теплопередачи, так и высокой прочности.
Продукт был изготовлен с использованием инфильтрации держателя пространства NaCl в сочетании с центральной твердой алюминиевой пеной. Хорошо известно, что NaCl имеет более высокую температуру плавления, чем у алюминия. Следовательно, когда алюминий плавится, жидкость заполняет промежутки между зернами NaCl.
Перед плавлением NaCl просеивают в соответствии с желаемой пористой структурой.
Материалы (NaCl, центральный алюминиевый сердечник и плотный алюминиевый слиток) помещаются в цилиндрическую стальную изложницу и нагреваются в диапазоне температур от 670 до 700 ° C. NaCl помещается в нижнюю форму с алюминиевой центральной опорой, а объемный алюминий помещается вверху NaCl так, чтобы после того, как алюминий превратился в жидкость, он проникал вдоль межузельных промежутков между NaCl. После затвердевания деталь вынимается из формы и выполняется дальнейшая обработка для удаления шероховатости поверхности, вызванной процессом затвердевания. Затем деталь выщелачивают в ультразвуковой водяной бане, чтобы полностью удалить NaCl.
Конечным продуктом является ячеистая алюминиевая пена с превосходной структурой взаимосвязанных пор с плотной центральной опорой. Центральная прочная опора обеспечивает дополнительную прочность окружающей пенопластовой конструкции.
Полученная структура пенопласта была проверена на ее плотность, пористость и прочность путем испытания на сжатие. Также была проведена теплопроводность для исследования влияния размера держателя и фракции NaCl на конечные свойства.