Porowaty materiał. Ani gorszy ani lepszy tylko inny

Kwestia materiałów porowatych/zawierających pustki materiałów jest starą kwestią, która ze względu na nowe odkrycia, oraz technologię druku 3d nabiera nowego znaczenia.Ocena materiałów zawierających „pustki” nie jest i nigdy nie była jednoznaczna. Porowatość w materiałach litych nie bez powodu, od lat była zwalczana ze względu na osłabianie materiału, co rzutowało na jakość choćby produktów hutniczych i odlewniczych.Z drugiej strony jednak, dzisiaj gdy w technologii druku 3d stosowane jest „drukowanie oszczędnościowe”, a materiały porowate, takie jak piany metaliczne są popularniejszym, niż do niedawna obszarem badań i zastosowań – problem różnic nabiera znaczenia.

Właściwie podobnie jak pianki metaliczne (metal foam) pozostałe materiały o strukturze porowatej i komórkowej można podzielić pod względem mechaniczno-strukturalnym na takie z porowatością zamkniętą i otwartą. Ponadto można też wyróżnić struktury regularne/pełniące rolę „rusztowania” i struktury o losowym rozkładzie porów (czyli jednak głównie pianki metaliczne uzyskiwane metodami metalurgicznymi)
Pianka metaliczna

Generalnie obiekty z porowatością zamkniętą są mniej wytrzymałe mechanicznie niż materiały lite (pustki !) i mają wysoką zdolność do pochłaniania energii odkształcenia pod względnie określonym obciążeniem,co można zauważyć choćby na wykresie jeśli zwróci się uwagę na poziom naprężenia (Stress) i pole pod wykresem:

Wykres - piana aluminiowa

Obiekty z porowatością otwartą natomiast mają natomiast najczęściej jeszcze niższą wytrzymałość niż te z porowatością zamkniętą, bez takiej zdolności do pochłaniania odkształceń.Ze względu na dużą powierzchnię są idealne dla potrzeb chemii,elektrochemii i wymienników ciepła. Oba rodzaje materiałów porowatych mają też niską masę.

Ma to ważne konsekwencje.W przypadku pian metalowych niska masa uzyskiwana jest kosztem obniżenia wytrzymałości materiału – zwłaszcza na naprężenia rozciągające i jego odporności chemicznej – np. na zjawiska korozyjne.Nie inaczej jest w wypadku materiałów porowatych innych niż metal.Oczywiście, w przypadku polimerów zjawiska chemiczne i termodynamiczne mogą mieć inny charakter niż klasyczna korozja – ale są. W przypadku ceramik zaś znaczenie mają nadal naprężenia, które przy większym nacisku mogą doprowadzić do pęknięcia.

Z drugiej jednak strony, właśnie duża powierzchnia czynna ma swoje pozytywne znaczenie np. w technologii akumulatorów i baterii, ponieważ w technologiach tych liczy się odpowiednio duża powierzchnia czynna.Podobna sytuacja jest z wymiennikami ciepła. Oczywiście ograniczeniem jest tu przepływ danego czynnika fizykochemicznego,niemniej generalna tendencja jest wyraźna.

Należy jednak pamiętać,że materiały lite są trwalsze chemicznie (w tym nieco odporniejsze na korozję) i bardziej odporne na obciążenia,zatem odchodzenie od nich wcale nie jest zawsze korzystne.

Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s