Nya materialet för flygplansvingar – metallskum

2019-10-23 07:00  

Forskarna fyllde metallskummets bubblor med expoxiharts. Hybridmaterialet kan öka livslängden på vingdelar.

Forskare vid North Carolina State University undersöker ett material som överträffar en aluminiumlegering som används i dagens flygplansvingar. Materialet är en kombination av ett epoxiharts och CMF, som står för composite metal foam.

Metallskum har tidigare visat sig kunna motstå projektiler och tryckvågor från explosioner. Materialet innehåller mängder av små bubblor, som en tvättsvamp. Bubblorna kan vara öppna och förbundna med varandra – eller slutna.

Mellan 5-25 procent av materialet utgörs av metall, ofta aluminium. NC State University utgår dock från stål, och de använder metallskummet som en beståndsdel i ett hybridmaterial som de kallar infuserad CMF.

– Samtidigt som infuserad CMF har samma vikt som aluminium är det mer stryktåligt, och har andra karaktärsdrag som gör det mer tilltalande ur perspektivet flygprestanda, säkerhet och bränsleeffektivitet, säger Afsaneh Rabiei, professor vid NC State och medförfattare till avhandlingen i ett uttalande.

”Kan vara en värdefull ersättare”

Metallskummet sänks ned i epoxihartsen, och med hjälp av vakuum dras epoxiharts in i de små sfärerna i skummet, samt i de mycket mindre porer som finns i själva metallen. Slutresultatet är att 88 procent av porerna fylls.

Forskarna har jämfört sitt material mot flygplansaluminium, med prestandatester inom tre områden: Kontaktvinkel, som avgör hur vatten fäster till ytan, hur mycket insekter som fastnar på materialet, och hur väl materialet står emot slitage under färd.

CMF var långt mer vattenavvisande, med en 130 procent högre kontaktvinkel än aluminium. För att utvärdera motstånd mot insekter mäts dels den maximala höjden på massan som byggs upp samt det område som täcks av insektsrester. CMF var 60 procent bättre än aluminium när det kommer till höjden för insektsrester, och 30 procent bättre när det gäller hur stora ytor som täcktes av insekter.

Läs mer: Så kan flytande metall minska koldioxidhalten i luften

För att simulera slitage som uppstår under luftfärder användes blästring. Metallskummet stod emot den typen av påfrestning bättre än vad aluminium gjorde.

– Våra resultat pekar mot att infuserad CMF kan vara en värdefull ersättare, med bättre prestanda vid samma vikt, till aluminium. Samtidigt visar resultaten också att vi kan använda olika material för själva matrisen eller sfärerna, för att skapa en kombination som levererar lika bra som aluminium men till en bråkdel av vikten. Oavsett kan du förbättra kapaciteten och bränsleeffektiviteten, säger Afsaneh Rabiei.

Forskarnas studie "Polymer Infused Composite Metal Foam as a Potential Aircraft Leading Edgre Material" är publicerad i den vetenskapliga tidskriften Applied Surface Science.

John Edgren

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Debatt