泡沫鋁的應用

摘要：泡沫鋁作為優良的新型材料，通常具有優秀的力學性能、化學性能和物理性能，以及可回收性。它以其性能穩定且適合于大規模的商業化生產而具有廣闊的應用前景，其中包括吸聲、吸能、隔音、散熱、阻燃、減振、電磁屏蔽以及良好的阻尼等性能。隨著社會發展，泡沫鋁的應用價值會愈發凸顯。

關鍵詞：阻尼 泡沫鋁 吸能

1 概述

阻尼性能也可稱為減振性能，它本來是材料的一種性質，常用內超值Q-1來表征，能夠將材料的機械振動能量通過內部機制不可逆的轉變為其他形式的能量。阻尼是指材料在振動中由于內部原因引起機械振動能消耗的現象。因為機械振動能的耗散是通過內部機制來完成的，所以材料的這種性質也稱為內耗或超聲衰減。

泡沫鋁是一種新型的多功能泡沫材料，同時具有金屬和氣泡的多種優良性能，在民用領域已經被廣泛地應用在建筑、交通運輸等行業中，具有大內耗和功能結構一體化的新型阻尼泡沫鋁材料具有質量輕、隔音、吸聲、降噪、阻燃等性能特點，按其孔隙連通與否及孔結構可以分為閉孔型和開孔型兩種。閉孔結構是其內部胞孔相互獨立，有母體金屬分離，每個胞孔都是封閉的。開孔結構指內部胞孔相互連接在一起，單個胞孔不是封閉的。在許多泡沫金屬中，內部同時存在閉孔和開孔結構。

泡沫鋁的密度在很大程度內變化，密度通常為180～480kg/m3，約為1/5~1/10鋁的密度、1/20鈦的密度、1/30鋼的密度及1/4木材的密度。所以它是一種輕質功能性材料。泡沫鋁的基本參數就是孔徑和孔隙率，泡沫鋁在結構上的主要特點就是包含大量的孔洞，孔徑一般為0.5～5mm，孔隙率通常為40%～90%。

2 基本性能及應用

泡沫鋁在能源、環保、化工、機械、航空航天等多領域有著十分廣泛的應用，它具有優良的減震、消音、換熱、過濾、吸能等性能，同時具有多孔結構和金屬特質，有著較為廣闊的發展前景。

2.1 泡沫鋁的主要性能

具有質量輕的特點。泡沫鋁的密度大約是1/5~1/10鋁的密度、1/20鈦的密度、1/30鋼的密度及1/4木材的密度。

氣泡的不規則性及立體性使得它具備許多優良的特性，泡沫主要是由氣泡和鋁隔膜組成的集合體，具有優良的吸音性能。泡沫鋁（主要是開孔型泡沫鋁）的吸音特點是：泡沫鋁中大量的孔洞允許聲波進入其中，泡沫內介質(一般為空氣)在聲波作用下發生壓縮伸張變形，引起介質與孔壁之間摩擦，使聲能轉化為熱能;泡內介質在聲波作用下，產生振動引起聲波射向金屬表面，從而產生漫射而干涉消音。因此，泡沫鋁具有吸音、消音效能。泡沫鋁孔的尺寸影響其對整個聲波頻率范圍的吸收性能，孔越小，吸聲能力越大。

泡沫鋁耐火性能良好，鋁熔點為660℃，由于無法承受自重，所以開始軟化，但是并未熔化。當沒有外力的約束時，泡沫鋁就算是處在780℃的高溫下還是會保持其原形，這說明和普通的吸音材料相比，泡沫鋁能承受溫度更高。而且，泡沫鋁是一種不燃材料，不用擔心其會產生有害氣體。

泡沫鋁大的比表面極大地提高了流體與材料表面的接觸面積。泡沫鋁的表面交換能力優良。泡沫鋁是巨大表面化學反應的載體，同時也是制造加熱器和熱交換器的良好材料，利用泡沫鋁的大比表面積，在流體通過時可實現高的物質與能量交換。

泡沫鋁具有電磁屏蔽性能。泡沫鋁板最適合來制作電氣設備房的天花板和墻壁，泡沫鋁具有優良的電磁屏蔽性能，也可作為電磁屏蔽材料，同時具有吸音特性，是一種頗為理想的材料。

泡沫鋁受壓達到其屈服點時，氣泡隔膜發生形變，泡沫鋁具有良好的緩沖、吸能效果，一層一層的連續變形，氣泡破壞，表現出良好的緩沖效果。在過程中能產生極大的壓縮變形，從而將沖擊能量吸收。

低熱導率。泡沫鋁僅是1/60~1/500的純鋁的熱導率，而線膨脹系數與純鋁相當。

施工方便。泡沫鋁的切削性能好，可以用鋸簡單的切斷。

泡沫鋁表面有優良的防止聲音和光線反射的效果。由于可以把氣泡制成獨立的或者連通的（即閉孔和開孔結構），所以它能夠具有優秀的氣密性、水密性或者通氣性。

泡沫鋁也可制成夾心使用，是一種強度較高且十分輕質的板材，可以在泡沫鋁兩面粘結上鋁、銅、鈦等薄板，制成加層板。

泡沫鋁表面裝飾效果好。涂裝對泡沫鋁的吸音效果幾乎沒有損害。采取特殊的工藝，完全可以用涂料對泡沫鋁表面進行涂裝。

2.2 泡沫鋁的主要應用

泡沫鋁作為一種新型功能材料將多種功能結合在一起。在低密度條件下，多孔結構有效地發揮著力學性能和結構性能，因而被廣泛的應用在許多領域：

利用泡沫鋁的低密度、高剛度、隔音性能、隔熱性能、防火性能、吸能性能和受熱時不放毒氣等性能廣泛適用于軌道交通行業。如車廂和集裝箱中隔熱隔音、吸能和防火、防毒部件上。

利用泡沫鋁的隔音性能、吸音性能和吸能性能，用于城市建設中的環保領域，如：隔音屏；汽車制造業用在吸能元件和吸音元件上，如：保險杠和消音器。

利用泡沫鋁的低密度、高剛度、低導熱性能，廣泛應用于節能性建筑，如：隔熱墻體和防火隔熱門，節能型移動房。

泡沫鋁的吸音和防磁性能，也可應用在軍工行業上，如：裝甲車、潛艇外殼夾芯板。

在機械制造業、航空工業等領域上，泡沫鋁可用來做隔熱隔音、防震、吸能元件。泡沫鋁這種功能材料已經在發達國家進行產業化生產，如美國、日本、加拿大、德國、韓國等。我國已有幾十個單位在研究泡沫鋁的產業化生產，部分已經投入規模化生產，能生產出有使用價值的產品。

3 結語

泡沫鋁作為優良的新型材料，通常具有優秀的力學性能、化學性能和物理性能，以及可回收性。它以其性能穩定且適合于大規模的商業化生產而具有廣闊的應用前景，其中包括吸聲、吸能、隔音、散熱、阻燃、減振、電磁屏蔽以及良好的阻尼等性能。隨著社會發展，泡沫鋁的應用價值會愈發凸顯。

參考文獻：

[1]王福川.《新型建筑材料》.中國建筑工業出版社.2003.07.

[2]湖南大學，天津大學，同濟大學，東南大學合編.《土木工程材料》.中國建筑工業出版社.2002.07.

[3]朱張校.《工程材料》清華大學出版社.2001.

作者簡介：葛鵬，（1980-）男，漢，遼寧沈陽人，畢業于沈陽建筑工程學院；研究方向：結構專業，高級工程師。