Forte come un metallo ma leggera come l’aria: la schiuma metallica

Resistenti come il ferro ma super leggere, le schiume metalliche potrebbero presto trovare impieghi incredibili. Ecco cosa è la schiuma metallica…

Forte come un metallo ma leggera come l'aria: la schiuma metallica

Forte come un metallo ma leggera come l’aria. Non si tratta di una fantasia di qualche ingegnere sognatore, ma di una struttura reale che arriva dai suggerimenti di Madre Natura. Si tratta della schiuma metallica.

Le schiume metalliche possono essere realizzati con una varietà di metalli e tendono ad essere incredibilmente leggere e resistenti, tanto da avere molte applicazioni in vari settori. Ma cosa sono esattamente le schiume metalliche?

Ispirate dalla natura

In poche parole, sono metalli solidi con pori riempiti di gas. La schiuma ha uno strato esterno denso e l’interno ha la forma di una matrice di pori. La struttura di queste schiume consente il passaggio di gas e persino di liquidi.

L’ispirazione per questi materiali arriva dalla natura, dove esistono strutture simili nelle spugne naturali, nella pietra pomice e nelle ossa.

Nel complesso, le schiume metalliche tendono ad essere realizzate in alluminio, ma possono anche essere formate da una varietà di altri metalli, tra cui titanio, tantalio, rame, zinco o piombo.

Come accennato hanno alcune caratteristiche chiave molto importanti che le rendono particolarmente utili, soprattutto nella scienza dei materiali. Per sintetizzare le loro proprietà principali possiamo fare riferimento al seguente elenco:

  • sono ultraleggere (il 75-95% del volume è costituito da spazio vuoto o pieno di gas);
  • hanno una porosità molto elevata;
  • hanno elevate resistenze alla compressione combinate con buone caratteristiche di assorbimento di energia;
  • la loro conducibilità termica è bassa;
  • sono molto forti.

Ma anche se non siamo degli scienziati dei materiali e non rimaniamo sorpresi da queste proprietà, non possiamo che rimanere stupiti dalle numerose applicazioni, che vanno dai materiali da costruzione alle soluzioni biomedicali e all’industria automobilistica.

La schiuma metallica BASF

Questa speciale schiuma metallica, sviluppata da BASF, viene creata rivestendo sfere di polistirolo con polvere di carbonile in un letto fluido.
Poiché le bolle di gas sono meno dense e hanno una galleggiabilità maggiore rispetto al metallo fuso, tendono a salire in superficie ma, aumentando la densità del metallo fuso, le bolle d’aria vengono intrappolate nel fuso.

Per ottenere ciò vengono spesso impiegate polveri ceramiche fini oppure vengono utilizzati elementi di lega per stabilizzare le particelle nel metallo fuso.

La schiuma di titanio e l’alluminio poroso

Esiste anche la schiuma di titanio metallico. È un materiale permeabile a densità molto bassa con molte applicazioni. Le sue caratteristiche distintive sono la sua porosità molto elevata (tra il 75 e il 95% in volume), tanto che il materiale è composto principalmente da spazi vuoti.

Ma anche alcune forme di alluminio sono porose e hanno alcune somiglianze con la schiuma metallica, senza però tecnicamente esserlo. La differenza principale tra alluminio poroso e schiuma è nel processo di produzione. L’alluminio poroso si forma fondendo il metallo insieme al sale cristallino nella forma desiderata. Quando lo stampaggio è completo, il sale viene lavato via e le aree che contenevano grani di sale rimangono come pori.

Di fatto, l’alluminio poroso, con la sua semplice tecnologia di produzione, è una valida alternativa alle schiume.

E l’acciaio?

Naturalmente, viene da domandarsi se anche l’acciaio, uno dei metalli più utilizzati in assoluto, sia poroso. In realtà, l’acciaio inossidabile non è intrinsecamente poroso, ma è possibile creare acciaio inossidabile poroso. Per esempio, un team di ricercatori dell’Universidade Federal de São Paulo (Brasile) è stato in grado di produrre acciaio inossidabile poroso per scopi medici.

In conclusione, le schiume metalliche sono un materiale molto interessante, non solo per le loro proprietà fisiche e il processo di produzione, ma anche per le loro varie applicazioni. Ispirate dalla natura, questi materiali potrebbero trovare altri usi incredibili in un futuro non troppo lontano.

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