Superlegeringsskum kan göra fartygs- och flygmotorer mycket tystare, ny forskning tyder på.

En jetmotor och avgassystem är flygplanets främsta bullerkällor, men jetmotorer är alldeles för heta för material som vanligtvis används för ljuddämpning, t.ex. polymerskum. En möjlighet för att minska flygmotorbuller är att gifta sig med vanlig ljudisolering med extremt värmebeständiga metalllegeringar som de som redan används för jetens turbinblad.

Vanliga polymerskum kan användas som en mall för att skapa värmebeständiga ljudundertryckande superlegerade metallskum, visade Wei Zhai och Xu Song från Singapore Institute of Manufacturing Technology på A*STAR, och deras kollegor. Teamet utvecklade en teknik där de belagde en uppslamning av den nickelbaserade superlegeringen på ett polymerskum, brände sedan av polymeren för att lämna ett metalliskt skum med öppen cell med samma struktur som den ursprungliga polymeren. Billiga hushållssvampar av polyuretan gör bra skummallar, Säger Zhai.

Nu, samarbetar med Xiang Yu och Fangsen Cui från A*STAR's Institute of High Performance Computing, forskarna har utvecklat en förutsägbar modell för att optimera metallskummets porstruktur för en given uppgift. Först, de producerade en rad metalliska skumstrukturer genom att odla dem på polymermallar med en rad porositeter och porcellstorlekar. Forskarna testade sedan de akustiska egenskaperna hos dessa metalliska skum, för att mäta hur skum med olika porstrukturer sugit upp ljud. Dessa data utgjorde baserna i den prediktiva modellen.

Teamet fann att generellt, ljudabsorption är bättre när porerna är mindre. Ju mindre porerna, ju längre och svårare ljudvågens väg kommer att vara genom materialet, och ju mer tid materialet har att dämpa ljudenergi genom att omvandla det till värme-ett fenomen som kallas termo-viskös effekt.

Nästa steg är att bättre kontrollera mallreplikationsprocessen, så att en avstämbar gradient av porstorlekar kan bildas i ett enda skumblock. "Ljudabsorptionen och den mekaniska prestandan för sådana gradient metalliska skum kommer att förbättras ytterligare, säger Zhai.

Metallskummets exceptionella egenskaper utöver ljudabsorption - låg vikt, obrännbart, och strukturell styrka - har stor potential för flygplan och skeppsmotorer och avgaskomponenter. "Det förbättrade skummet kan användas som kärnmaterial i ett smörgåsstrukturerat kompositmaterial, som har både mekanisk styrka och akustisk dämpning i en komponent, säger Zhai.