木头泡沫和金属海绵——它们能结合起来吗?这是Fraunhofer木材研究所,Wilhelm-Klauditz-Institut WKI的专家们在一个名为“HoMe泡沫”的项目中深入研究的问题——HoMe是德语木金属的首字母缩写——与Fraunhofer机床和成形技术研究所IWU和Fraunhofer制造技术和先进材料研究所IFAM的科学家们一起。因此,对比鲜明的材料完美和谐地结合在一起。创新的新材料组合具有优异的绝缘性能和低弯曲强度。
如今,在开发新材料时,可持续性是一个关键方面,主要重点是确保所用的输入材料来自可再生资源,并且产品在使用寿命结束时是可回收的。弗劳恩霍夫木材研究所(WKI)的研究人员正在开发完全由木材制成的木材泡沫。木材的天然黏附特性使合成胶粘剂显得多余。从生态的角度来看,这使得木材泡沫成为各种应用的理想选择,例如作为轻质建筑和夹层板的核心材料,作为包装材料,或用于隔热或隔音。
以扩大木材的应用范围泡沫由Fraunhofer WKI的frake Bunzel博士领导的一组Fraunhofer研究所的研究人员开发了一种结合了木材泡沫和金属海绵两种特性的木材-金属泡沫混合物。在项目过程中,他们详细阐述了制造复合材料的原理,并确定了其最初的关键性能,使其与其他材料进行分类成为可能。在后续项目中,研究人员将根据选定的应用调整复合材料的性能。“例如,用金属骨架加强木材泡沫,可以大大提高其低弯曲强度的特点。”在HoMe泡沫的情况下,混合材料的弯曲强度甚至大于它的两个组成部分。邦泽尔博士解释说:“这使它成为三明治板的理想核心材料,或作为自支撑的轻质半成品材料。”另一个优点是,与木头泡沫不同,金属海绵可以导电。木材泡沫的突出性能是它的高吸声和低热导率,使其成为一种优秀的绝缘材料。金属海绵和木材泡沫的结合创造了一种具有更高功能的轻质混合材料,可以用于增强和吸收声音的组件。因此,该材料适用于汽车工业,例如,作为发动机舱内的强化隔音垫或地板。 Other applications are conceivable too.
只是把木头和金属泡沫放在一个碗里,然后混合它们并不能达到目的,原因是弗劳恩霍夫IWU的研究人员没有对金属海绵进行泡沫,而是在铸造过程中制造它。其结果是一种海绵状的开孔金属结构,具有许多微小的空腔。目前,这种金属海绵的板材尺寸为250毫米x 250毫米x 30毫米。木质泡沫的粘稠度与打好的蛋白类似,然后必须将其插入金属海绵板中。
最初,研究小组试图用压力迫使木材泡沫进入金属海绵板,但木材纤维粘在表面,只渗入海绵边缘的空腔。解决方案是一种敲击技术,使研究人员能够用木材泡沫填充整个金属海绵。
工作组目前正在研究如何简化生产木材泡沫的工艺链,并简化和加快将木材泡沫插入金属海绵的过程。我们的目标是让HoMe泡沫尽快进入工业规模生产。
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