Ученые из Университета штата Северная Каролина представили новый материал: композитную металлическую пену (CMF), способную значительно повысить прочность и безопасность транспортных цистерн. Этот легкий материал демонстрирует выдающуюся устойчивость к ударам и проколам, что особенно важно при перевозке опасных веществ, таких как нефть, кислоты и сжиженный газ. В отличие от обычной стали, CMF не только выдерживает сильные механические нагрузки, но и эффективно поглощает энергию столкновения, предотвращая разрушение корпуса.
Композитная металлическая пена представляет собой структуру из металлической матрицы, внутри которой распределены полые сферы из нержавеющей стали или никеля. Такое строение делает материал одновременно легким и прочным. CMF также обладает высокой термостойкостью: при нагревании он не теряет своих свойств, а благодаря низкой теплопроводности способен служить дополнительным изолятором. Это открывает перспективы его применения в транспорте, энергетике и оборонной промышленности.
В ходе эксперимента исследователи использовали железнодорожный вагон-таран весом около 300 тонн, оснащенный стальным индентором площадью шесть квадратных дюймов. При скорости 5,2 мили в час устройство создавало ударную силу около 368 килоджоулей. При таких условиях стандартная стальная пластина цистерны была пробита насквозь. Однако добавление слоя CMF толщиной 30 миллиметров полностью изменило результат: материал поглотил большую часть энергии, и корпус остался целым.
По словам авторов работы, композитная металлическая пена способна заменить часть традиционной стали в конструкциях, где требуется сочетание прочности и малой массы. Ученые также разработали модель, позволяющую рассчитывать оптимальную толщину слоя для конкретных условий эксплуатации. Это может привести к созданию новых стандартов безопасности при перевозке и хранении химических и горючих веществ, снижая риск аварий и утечек.
Источник:
Interestingengineering