Superlegeringsschuim kan scheeps- en vliegtuigmotoren veel stiller maken, nieuw onderzoek suggereert.

De motor en het uitlaatsysteem van een straaljager zijn de belangrijkste geluidsbronnen van het vliegtuig, maar straalmotoren zijn veel te heet voor materialen die doorgaans worden gebruikt voor geluiddemping, zoals polymeerschuim. Een mogelijkheid om het geluid van vliegtuigmotoren te verminderen, is door regelmatige geluidsisolatie te combineren met extreem hittebestendige metalen superlegeringen, zoals die al worden gebruikt voor de turbinebladen van de jet.

Gewone polymeerschuimen kunnen worden gebruikt als sjabloon voor het maken van hittebestendige, geluiddempende metaalschuimen van superlegeringen, toonde Wei Zhai en Xu Song van het Singapore Institute of Manufacturing Technology bij A*STAR, en hun collega's. Het team ontwikkelde een techniek waarbij ze een suspensie van de op nikkel gebaseerde superlegering op een polymeerschuim aanbrachten, verbrandde vervolgens het polymeer om een ​​metaalschuim met open cellen achter te laten met dezelfde structuur als het originele polymeer. Goedkope huishoudelijke schoonmaaksponzen van polyurethaan zijn goede schuimsjablonen, zegt Zhai.

Nutsvoorzieningen, samenwerken met Xiang Yu en Fangsen Cui van A*STAR's Institute of High Performance Computing, de onderzoekers hebben een voorspellend model ontwikkeld om de poriënstructuur van het metaalschuim voor een bepaalde taak te optimaliseren. Eerst, ze produceerden een reeks metalen schuimstructuren door ze te laten groeien op polymeersjablonen met verschillende porositeiten en poriecelgroottes. De onderzoekers testten vervolgens de akoestische eigenschappen van deze metaalschuimen, om te meten hoe schuimen met verschillende poriestructuren geluid opzuigen. Deze gegevens vormden de basis van het voorspellende model.

Het team vond dat in het algemeen, geluidsabsorptie is beter als de poriën kleiner zijn. Hoe kleiner de poriën, hoe langer en moeilijker het pad van de geluidsgolf door het materiaal zal zijn, en hoe meer tijd het materiaal heeft om geluidsenergie te dempen door het om te zetten in warmte - een fenomeen dat bekend staat als het thermo-viskeuze effect.

De volgende stap is om het replicatieproces van sjablonen beter te beheersen, zodat een afstembare gradiënt van poriegroottes kan worden gevormd binnen een enkel schuimblok. "De geluidsabsorptie en mechanische prestaties van dergelijke gradiënt metalen schuimen zullen verder worden verbeterd, ' zegt Zhai.

De uitzonderlijke eigenschappen van de metaalschuimen naast de geluidsabsorptie:laag gewicht, onbrandbaar, en structurele sterkte - heeft een groot potentieel voor vliegtuig- en scheepsmotoren en uitlaatcomponenten. "Het verbeterde schuim zou kunnen worden gebruikt als het kernmateriaal van een composietmateriaal met sandwichstructuur, die zowel mechanische sterkte als akoestische demping in één component bezitten, ' zegt Zhai.