تعد الرغاوي المعدنية (Metallic foam) من الأوساط المسامية، فهي ذات بناء عشوائي تتكون من مادة صلبة تحتوي على فراغات بداخلها (مسمات)، يمكن لهذه المسمات أن تكون سطحية، وهنا نتكلم عن رغاوي معدنية مغلقة، أو تكون هذه المسمات نافذة في حالة الرغاوي المعدنية المفتوحة، ولكل نوع منها تطبيقاتها الخاصة. [1, 2]

للرغاوي المعدنية خاصية مشهورة وهي المَسامية (Porosity)، والتي تكون مرتفعة جدا، ما بين 75 إلى 95 بالمئة. تجعل هذه الخاصية من الرغاوي المعدنية مادة جد خفيفة.

طرق الحصول على الرغاوي المعدنية [3]:

• حقن الغاز أو استخدام جسم رغاوي داخل معدن سائل،
• تعدين رغوة عضوية (الطريقة الكهربائية على سبيل المثال)،
• تعدين المساحيق (ضغط أو تلبيد بودرة معدنية)،
• القولبة على الهياكل العضوية أو الأملاح.

تطبيقاتها:

استطاعت الرغاوي المعدنية في السنوات الأخيرة فرض نفسها في مجالات عديدة، وذلك بفضل خصائصها الميكانيكية والحرارية، كمجال السيارات، الفضاء، الهندسة الميكانيكية، الهندسة الكيميائية ومجال الطب. نستعرض في الفقرات القادمة، أهم تطبيقاتها.

1. المبادلات الحرارية:
   تسمح الرغاوي المعدنية بالحصول على مبادلات حرارية فعالة، وذلك بخفض حجمها، حيث تسمح بالحصول على فعالية قصوى تصل إلى 10000 مترمربع/مترمكعب، أي تتيح مساحة تبادل حراري أكبر ب10000 مرة من حجم المبادل الحراري، وهو رقم مذهل تمتاز به الرغاوي المعدنية. كما أنها تعطي المبادلات الحرارية خاصية الخفة بما أنها تعد من المعادن الجد خفيفة [4].
2. التصفية:
   يعد استخدام الرغاوي المعدنية في مجال “التصفية” ذو امكانات تطبيقية كبيرة. فهو جد فعال عندما يتعلق الأمر بتصفية تدفق سائل/صلب خلال درجات حرارة مرتفعة. وقد أشار الباحث كيدوسي وبونيه وآخرون أن الرغاوي المعدنية تمثل بديلا مهما لتصفية الغازات الساخنة المنبعثة من المحارق، المصاهر، ومحطات توليد الكهرباء. كما أظهرت التجارب التي أجريت من قبل هؤلاء الباحثين [5] على رغاوي معدنية، مكونة من النيكل والكروم، قدرة عالية في الاحتفاظ بالجزيئات الصلبة. هذه الفاعلية نابعة عن سببين، أولاهما هيكلتها الهندسية وثانيا الطبيعة الكيميائية للمعدن المستخدم. ويمكن التخلص فيما بعد من هذه الشوائب سواء بالطريقة الحرارية (احتراق) أو الطريقة الكيميائية (أحماض) وهذا دون المساس بخصائصها الهيكلية.
3. تنقية المياه
   يعد استخدام الرغاوي المعدنية، ذات الخليط “نحاس -فضة”، لتنقية المياه مسارا جديدا في طريق النمو. فالاتصال بين السائل و هذه المعادن يمكن أن يقضي على البكتيريا والطحالب التي يحملها السائل (مثل البكتيريا العقدية …).
   يعد استخدام هذه الرغاوي مهما لجميع شبكات المياه التي تتطلب نوعية نقية من المياه بما في ذلك: المنتجعات الصحية و مياه الشرب، وأبراج التبريد . تشير الفحوصات المخبرية الأولية إلى أن الرغاوي المعدنية، التي تتكون من سبيكة من النحاس والفضة، لها خصائص جد مهمة لتنقية المياه من حيث الحفاظ على البيئة، التكلفة وسهولة التنفيذ.
4. التطبيقات الطبية
   قام معهد المواد الصناعية بتطوير طريقة جديدة لصناعة الرغاوي المعدنية. تسمح الهيكلة المفتوحة لهذه الرغاوي من اعتمادها لتصنيع أجهزة الزراعة و أنظمة الرُّسُو، كالتي يستعملها أطباء الأسنان لحمل الأسنان الاصطناعية. في الواقع، تحمل هذه الرغاوي المعدنية المُتحصلة عليها خصائص و هيكلة مماثلة لتلك المتواجدة في العظام.
   الهيكلة، مقاومة الصدأ ، التوافق البيولوجي والخصائص الميكانيكية، كلها تجعل من هذه الرغاوي المعدنية، المصنوعة من التيتانيوم، معدنا مفضلا لصناعة مختلف الأشياء التي يتم زرعها في جسم الإنسان، فيما يتعلق بالعظام والأسنان [5].
5. تطبيقات السيارات
   تجرى حاليا العديد من الدراسات والتطويرات لاستعمال الرغاوي المعدنية في السيارات. الهدف الرئيسي من استخدامها هو تقليل وزن السيارة، وكذلك امتصاص الصدمات في حالة وقوع أي حادث، وقد تم حقيقة استخدام تقنية امتصاص الصدمات في كثير من الشاحنات في الجهة الأمامية. كما تم استعمالها أيضا في معالجة الغازات المحترقة داخل المحفز [6].
6. تطبيق الميكانيكية
   على شكل خلية نحل، تستخدم الرغاوي المعدنية للزيادة من صلابة أي هيكل دون الزيادة في كتلته. لهذا النوع من التطبيقات، تستعمل الرغاوي المعدنية ذات المسمات المغلقة، المصنوعة من مادة الألمنيوم. حيث يتم لصق صفائح الرغاوي المعدنية على صفائح من الألمنيوم، وذلك للحصول على مقاومة موضعية و صلابة على طول اللوحات. الرغاوي المعدنية، سواء كانت عادية أو عشوائية، لها ردة فعل ثابتة بغض النظر عن اتجاه القوة. فهي في الواقع رغاوي متجانسة [7].

هذا و للرغاوي المعدنية تطبيقات أخرى يصعب حصرها، ومن هذا كله نستنتج أن الرغاوي المعدنية يمكن ـن تشكل ثورة صناعية حقيقية في الأعوام القليلة القادمة.

رابط المنشور على صفحتنا