Легка металева піна CMF виявилась міцнішою за сталь

Дослідження Університету штату Північна Кароліна показало, що композитна металева піна (CMF) може радикально підвищити безпеку транспортування небезпечних матеріалів.

Матеріал складається з металевої матриці, в яку інтегровані порожнисті кулі з нержавіючої сталі або нікелю. Така структура забезпечує виняткове співвідношення міцності до ваги, а також стійкість до високих температур і стискання. «Очевидний висновок полягає в тому, що легкий CMF може поглинати енергію пробиття й удару ефективніше, ніж тверда сталь», — наголосила професорка Афсане Рабіє, співавторка роботи.

Команда перевірила здатність CMF протистояти пробиванню, використовуючи автомобіль-таран вагою 300 000 фунтів із шестидюймовим сталевим індентором. При швидкості 5,2 милі на годину сила удару досягала 368 кілоджоулів — енергії, достатньої, щоб пробити звичайну сталеву обшивку залізничної цистерни. Проте шар CMF товщиною лише 30 міліметрів повністю зупинив пробиття, змусивши таран відскочити.

Дослідники зазначають, що матеріал поєднує легкість і стійкість, що робить його ідеальним для бронетехніки, авіації, транспортування радіоактивних чи хімічних речовин, а також для захисту інфраструктури. Окрім цього, CMF має високу термостійкість і не втрачає механічних властивостей при нагріванні, що є критично важливим у надзвичайних ситуаціях.

Щоб оптимізувати застосування матеріалу, команда створила обчислювальну модель, яка дозволяє точно розрахувати необхідну товщину шару CMF для заданого рівня захисту. Це відкриває шлях до легших і безпечніших транспортних систем нового покоління.

Результати опубліковано в журналі Advanced Engineering Materials і, за словами дослідників, вони можуть переписати стандарти безпеки залізничних перевезень у США та за їх межами.