Metallisk skum kan opsuge lyd under højt tryk, miljøer med høje temperaturer såsom jetmotorer

Superlegeringsskum kunne gøre skibs- og flymotorer meget mere støjsvage, tyder ny forskning på.

Et jetflys motor og udstødningssystem er flyets vigtigste støjkilder, men jetmotorer er alt for varme til materialer, der typisk bruges til lyddæmpning, såsom polymerskum. En mulighed for at reducere flymotorstøj er at kombinere almindelig lydisolering med ekstremt varmebestandige metal-superlegeringer som dem, der allerede bruges til jetflyets turbineblade.

Almindelige polymerskum kan bruges som skabelon til at skabe varmebestandige lyddæmpende superlegerede metalliske skum, viste Wei Zhai og Xu Song fra Singapore Institute of Manufacturing Technology på A*STAR, og deres kolleger. Holdet udviklede en teknik, hvor de påførte en opslæmning af den nikkelbaserede superlegering på et polymerskum, derefter brændt polymeren af ​​for at efterlade et åbencellet metallisk skum med samme struktur som den originale polymer. Billige rengøringssvampe i polyurethan er gode skumskabeloner, siger Zhai.

Nu, sammen med Xiang Yu og Fangsen Cui fra A*STAR's Institute of High Performance Computing, forskerne har udviklet en prædiktiv model til at optimere metalskummets porestruktur til en given opgave. Først, de producerede en række metalliske skumstrukturer ved at dyrke dem på polymerskabeloner med en række porøsiteter og porecellestørrelser. Forskerne testede derefter de akustiske egenskaber af disse metalliske skum, at måle, hvordan skum med forskellige porestrukturer opsugede lyd. Disse data dannede grundlaget for den prædiktive model.

Holdet fandt ud af, at Generelt sagt, lydabsorption er bedre, når porerne er mindre. Jo mindre porer, jo længere og sværere vil lydbølgens vej være gennem materialet, og jo mere tid materialet har til at dæmpe lydenergien ved at omdanne den til varme – et fænomen kendt som den termoviskose effekt.

Det næste trin er at kontrollere skabelonreplikeringsprocessen bedre, således at en afstembar gradient af porestørrelser kan dannes i en enkelt skumblok. "Lydabsorptionen og den mekaniske ydeevne af sådanne gradientmetalliske skum vil blive yderligere forbedret, " siger Zhai.

De metalliske skums exceptionelle egenskaber ud over lydabsorbering - lav vægt, ikke brændbart, og strukturel styrke - har et stort potentiale for fly- og skibsmotor- og udstødningskomponenter. "Det forbedrede skum kunne bruges som kernematerialet i et sandwichstruktureret kompositmateriale, som har både mekanisk styrke og akustisk dæmpningsevne i én komponent, " siger Zhai.