试验表明，复合泡沫金属和环氧树脂的组合可能是比铝更好的飞机机翼前沿材料。

 

“我们称我们的混合材料为‘注入CMF’，”通讯作者Afsaneh Rabiei说，沐鸣注册链接他是北卡罗莱纳州立大学的机械和航空航天工程教授。“虽然注入CMF的重量与铝差不多，但它更坚固，而且还有其他特点，从飞行性能、安全性和燃油效率的角度来看，它更有吸引力。”

 

复合泡沫金属(CMF)是由中空的金属球组成的，这些金属球是由不锈钢或钛等材料制成，并嵌入由钢、铝或金属合金制成的金属基体中。在这项研究中，研究人员使用了钢铁CMF，这意味着球体和基质都是由钢铁制成的。之前的工作已经发现这种金属泡沫非常坚韧:它可以承受50口径的子弹，抵抗高温，并阻挡来自高爆炸燃烧弹的爆炸压力。

 

复合泡沫金属看起来像金属珠

 

复合泡沫金属，带有标尺作刻度。(来源:Afsaneh Rabiei)

 

研究人员将钢质CMF浸入疏水性环氧树脂中，利用真空力将树脂拉入空心球体和更小的孔隙中，制成了浸没式CMF。这导致约88%的CMF孔被环氧树脂填充。

 

然后，研究人员测试了注入CMF和航空航天级铝，看看它们在三个方面的表现如何:接触角，它决定了水从材料流出的速度;昆虫附著力，或昆虫部分附著材料的程度;颗粒磨损，或者材料抵抗侵蚀的能力。所有这些因素都会影响飞机机翼前缘的性能，而前缘必须满足一系列非常苛刻的特性。

 

接触角是衡量水珠在表面的表现。材料的接触角越低，水就越紧贴表面。这与飞机机翼有关，沐鸣注册网址因为机翼上的积水会影响飞机的性能。研究人员发现注入CMF的接触角比铝高130%，这是一个显著的改善。

 

昆虫粘附力的测量方法有两种:一种是通过昆虫残留在材料上的最大高度来测量，另一种是通过昆虫残留在材料表面的面积来测量。同样，注入CMF在最大高度方面比铝高60%，在表面积方面比铝高30%。

 

研究人员还进行了喷砂试验，以模拟飞机机翼在使用过程中磨损和撕裂造成的侵蚀。研究人员发现，尽管喷砂确实增加了注入CMF的表面粗糙度，但它的表现仍然好于铝。例如，在最坏的情况下，注入CMF的接触角仍然比铝高出50%。

 

换句话说，注入的CMF通过腐蚀和磨损保持了它的性能，这表明它将延长前缘翼部件的使用寿命，并减少与维护和更换相关的成本。

 

“目前，铝是制造固定翼和旋转翼飞机机翼前沿的首选材料，沐鸣注册代理”拉比表示。“我们的结果表明注入CMF可能是一个有价值的替代，在同等重量下提供更好的性能。”

 

“出于同样的原因，研究结果表明，我们可以使用不同的材料来制作基质或球体，从而创造出一种组合，其性能与传统的铝一样好，而重量只是铝的一小部分。”不管怎样，你都在提高性能和燃料效率。”

 

这篇论文发表在《应用表面科学》杂志上。其他合著者来自北卡罗来纳州和美国国家航空航天局兰利研究中心。这项研究得到了NASA的支持。