فوم فلزی ترکیبی است که از اضافه کردن عوامل حباب زا مانند هیدرید تیتانیوم به فلزی گداخته چون آلومینیوم و سرد کردن آن بدست می آید. نتیجه کار ماده ای بسیار محکم و نسبتا سبک با 75 تا 95 درصد فضای خالی است. به علت نسبت مطلوب مقاومت به وزن آن، فوم فلزی به عنوان مصالحی برای ساخت کلونی های فضایی پیشنهاد می شود. برخی اشکال این فلز به قدری سبک هستند که بر روی آب شناور می مانند، و آنها را به انتخابی عالی برای مصالح اصلی شهر های شناور بدل می سازد.
روزنه ها می توانند جدا از هم ( فوم سلول بسته) یا به هم پیوسته (فوم سلول باز) باشند. صفت بارز فوم فلزی تخلخل بالای آن است و تنها 5 تا 25 درصد حجمی ماده فلز پایه است که آن را به مصالحی فوق سبک بدل می سازد. استحکام این ماده به علت «قانون مربع-مکعب» است. طبق اصل مربع-مکعب هنگامی که یک فرم را بزرگ می کنیم، حجم آن با سرعت بیشتری از سطح آن بزرگ می شود. زیرا در فیزیک توان سطح از مرتبه 2 و توان حجم از مرتبه 3 است.
فوم های فلزی معمولا بعضی از خصوصیات فیزیکی مصالح پایه خود را به ارث می برند. به قسمی که فوم ساخته شده از فلز نسوز، نسوز باقی مانده و معمولا قادر است به فلز پایه خود بازیافت شود. ضریب انبساط حرارتی این فلزات ثابت مانده، در حالیکه رسانش گرمایی آنها به طور محتمل کاهش یافته است. بدین سان این ماده به سبب استحکام ، سبکی، خاصیت جاذب انرژی ضربه و یا صوت، ضریب انتقال حرارت بالا و حتی روغن کاری خودکار قطعات، کاربرد فراوانی در صنایع پیشرفته خواهد داشت.
در ادامه با تعریف اقسام مختلف این مواد و تمایز آنها آشنا می شویم.
- فلز سلولی: فضا به سلول های مجزایی تقسیم شده است که مرز این سلول ها از فلز جامد و داخل آنها فضا هایی خالی هستند. در حالت ایده آل این سلول های منفرد تماما بوسیله غشای فلزی از یکدیگر جدا شده اند ولی گاهی ادغام سلول ها اتفاق می افتد.
- فلز متخلخل: در این نمونه، فلز مدل های مختلفی از حفرات را دارا است، به طور مثال سلولهای بسته، سلولهای منحنی با داشتن غشاء صاف و یکدست و حباب های گاز.
- فوم فلزی: فوم ها از موارد خاص فلزات متخلخل اند. حباب های گاز پخش شده در فوم مایع [باعث تشکیل فضاهایی خالی] و نهایتا تشکیل فوم جامد می شوند.
-
اسفنج فلزی: فضا با تکه هایی از فلز جامد که تشکیل شبکه ای ممتد را می دهند پر شده است و همراه با آن شبکه ای از فضا های خالی که آنها نیز به هم مرتبط اند، شکل آن راتکمیل می کند.
تصویر زیر یک فوم آلومینیوم را نشان می دهد.
فوم کامپوزیت فلزی: از جدید ترین و نوآورانه ترین کاربردهای فوم فلزی حالت کامپوزیت آن است. فوم کامپوزیت فلزی یا به اختصار CMF* تشکیل شده از فضاهای خالی دانه دانه یک فلز درون ماتریسی جامد از فلزی دیگر مانند فولاد در آلومینیوم است. نسبت استحکام به چگالی این کامپوزیت 5 تا 6 برابر فوم های فلزی مورد استفاده قبلی است و توانایی جذب و استهلاک انرژی بیش از 7 برابر آنها دارند.
* Composite metal foam
کاربردهای زیادی در دنیا وجود دارند که انتظار آنها از مصالح چیزی بیش از فوق العاده سبک و مستحکم بودن است. برای مثال،از کاربردهای هوا فضا گرفته تا حمل زباله های اتمی، همه نیازمند موادی نه تنها محکم و سبک، بلکه دارای توانایی انسداد تششعات و تحمل درجات حرارتی فوق العاده بالا هستند.
