泡沫铜的应用领域有哪些?
泡沫铜是一种新兴的金属材料,具有优良的导电、导热、吸声、防辐射等特性,广泛应用于电子、航空、汽车等领域。以下是泡沫铜的一些主要应用领域:
电极材料:泡沫铜具有优良的导电性能,被广泛应用于电池的电极骨架材料。例如,在镍锌电池、双电层电容器等新型电池中,泡沫铜作为电极骨架材料已被多家生产厂家试用并投入批量使用。此外,泡沫铜还可以作为电解回收含铜废水的电极材料。
催化剂:由于泡沫铜具有大比表面积,人们尝试将其作为化学反应催化剂直接替代冲孔铜板。在光催化空气净化方面,泡沫铜也获得了较为成功的应用。
导热材料:泡沫铜具有优良的导热性能,使其成为性能优异的阻燃材料,在国外许多先进的消防器材上获得应用,尤其是作为火焰隔离器材具有优异的效果。另外,人们利用泡沫铜优良的导热性能及表观通透性,制作成电机、电器的散热材料。
消音及屏蔽材料:声波在泡沫铜表面发生漫反射,并通过膨胀消音、微孔消音等原理达到消音的效果。铜的屏蔽性能与银接近,是一种性能优异电磁屏蔽材料。
过滤材料:由于泡沫铜的结构特性对人体基本无害,因此它可以用作医用过滤材料。同时,泡沫铜在水净化装置中也有较好的应用前景。
流体压力缓冲材料:由于泡沫金属具有一定的强度、延展性和可加性,它可以作为轻质结构材料应用于飞机夹合件的芯材、导弹鼻锥的防外壳高温倒坍支持体等。
建筑领域:需要泡沫金属制作轻、硬、耐火的元件、栏杆或这些东西的支撑体。现代化电梯高频高速的加速和减速,亦特别需要泡沫金属这种同时具备吸能和承载特性的轻质结构来降低能耗。
圆柱形壳体:在工程结构中广泛存在,如飞机机身和远离岸边的油井平台。薄壁圆柱壳在受到载荷作用时易于损坏,但若外壳由连续的泡沫卷材支持,则该结构比同样直径和大小的未加强中心壳体具有较大的强度。
泡沫铝材料因其轻质结构、吸能和噪声控制等优异性能,在汽车和交通运输行业有着广泛的应用。汽车越来越朝着轻量化、低能耗、更安全、更舒适的方向发展,因此需要采用低密度、综合性能好、回收率高的材料。欧盟开展的光明欧洲项目是研究泡沫铝材料在汽车上的应用。采用泡沫铝构件加强了汽车车架的刚度,可使车架的稳定性提高30%。汽车制造商德国Karmann股份公司选择泡沫铝夹板制造汽车的车顶和底板,其刚度比原来的钢构件高7倍,而其质量比钢构件轻25%。泡沫铝夹芯板制成的汽车地板的每平方米质量比钢地板小50%左右。澳洲轻金属性能研究中心(LKR)与德国宝马公司(BMW)联合开发了一种泡沫铝结构的发动机支架,不仅可以提高发动机高品质的承载能力,还可以耗散机械振动和热能,提高其抗冲击振动能力和安全性。
泡沫铝材料具有很强的冲击吸能性能,产生塑性变形,吸收外部载荷的冲击力,可以有效保护车辆和乘客的安全。当质量为1500kg的汽车以48km/h的速度碰撞时,撞击面积按1000mm×150mm计算,厚度按20mm计算,那么泡沫铝可以吸收84%的总撞击能量。
目前,宝马、奔驰、丰田、现代等汽车公司正在研发泡沫铝汽车保险杠,部分公司已经通过碰撞实验。泡沫铝材料耐热阻燃,受热不会释放有毒气体。因此,用泡沫铝材料代替泡沫塑料或泡沫树脂材料,可以延长使用寿命,减少维护,消除传统材料在车辆事故中产生的有害气体,大大减少交通事故中的损失和人员伤亡,起到环保作用。
泡沫铝也可以用来制造城市轨道和高架桥旁边的隔音屏。国际公认的理想隔音屏,在噪声源侧附近具有吸音功能,整体具有隔音功能。最好的隔音屏是泡沫铝材质,外侧面对铝板,内侧面对裸露的泡沫铝板,具有吸音功能,可隔音20~30dB。由半圆柱泡沫铝和钢背或混凝土背组成的吸声装置已被开发并应用于公路桥梁和地铁的噪声控制。
综上所述,泡沫铜作为一种新兴的金属材料,其应用领域非常广泛。随着技术的不断进步和市场需求的增加,相信泡沫铜的应用前景还将更加广阔。