1. מהי מתכת מוקצפת ואלומיניום מוקצף
במהלך ההיסטוריה, גילוי מתכות מוקצפות מהווה אבן דרך חשובה במהפכה של כל תחום הנדסת החומרים. קצף מתכת הוא חומר המורכב ממבנה מתכתי בעל מספר רב של נקבוביות אשר מלאות בגזים לאורך המבנה. הנקבוביות של קצפי מתכת אלו יכולות להיות בצורה של חיבורים הדדיים או אטמים הרמטיים, המכונה קצף תאים פתוחים וקצפים תאים סגורים, בהתאמה. ביניהם,קצף אלומיניוםהיא כיום מתכת הקצף בעלת הפוטנציאל הגדול ביותר ליישום, והיא ידועה כ"כוכב המתכת" בשל שורה של תכונות מצוינות, כגון נקבוביות גבוהה, צפיפות נמוכה, משקל קל, חוזק גבוה, דחיסה טובה, ספיגת פגיעה טובה, קליטת קול טובה, ומיגון אלקטרומגנטי. "כוכב מתכת", בשימוש נרחב בהנדסת תעופה וחלל, ייצור ושיטות עיבוד אחרות בתחום מדעי הפיזיקה.

מאפיינים מבניים של קצף אלומיניום: (א) קצף אלומיניום בעל תאים פתוחים; (ב) קצף אלומיניום בתאים סגורים

2. מאפיינים ויישומים שלקצף אלומיניום
קצף אלומיניום היא מתכת בעלת נקבוביות גבוהה ומבנה נקבובי, בה הנקבוביות האטומות מהוות כשלושה רבעים מהנפח הכולל של חומר המתכת, מה שהופך את החומר לקל מאוד. בנוסף לתכונות אלו, לקצף אלומיניום יש תכונות ספיגת אנרגיה מרשימות ויכולת דחיסה גבוהה. לגבי צפיפות, החוקרים מצאו שלרוב דגימות קצף אלומיניום יש צפיפות של בסביבות 0.4-1.2 g-cm-3. בנוסף, קצף אלומיניום סופג קול, ניתן למיחזור ובעל מוליכות תרמית נמוכה.

מבנה חלקי עמיד בפני פגיעות משופר: 1 - עור עליון; 2 –אֲלוּמִינְיוּםמסבך קצף; 3 - עור תחתון

בכל הנוגע ליישומים, המיגון האלקטרומגנטי, תכונות הקלות והספיגה של קצף אלומיניום הופכים אותו למועמד אידיאלי עבור רכיבים המשמשים בהתקני היתוך מבוקרים, תעשיות רכב, תעופה וחלל ובנייה בשל יכולתו לעמוד בפני סביבות פיזיות קיצוניות. במכשירי היתוך מבוקרים, קצף אלומיניום בתאים סגורים הוא חומר מיגון אלקטרומגנטי מצוין. בשל החיבור בין שלד קצף האלומיניום, בעל שטח פנים ספציפי עצום ויכולת טובה לספוג ולהחזיר גלים אלקטרומגנטיים, מתרחשים בקצף האלומיניום סוגים שונים של הפסדים, כגון הפסדי ספיגה ואיבודי השתקפות. אלומיניום קצף תכונות מיגון אלקטרומגנטיות מצוינות. כמו כן, נמצא כי יעילות המיגון האלקטרומגנטי של קצף אלומיניום פוחתת ולאחר מכן עולה עם עליית תדירות הגלים האלקטרומגנטיים. בתעשייה האווירית, קצף אלומיניום משמש כמרכיב בייצור קונוסים או טורבינות חלל, דבר שימושי במיוחד להפחתת המשקל הכולל של רכיבי מטוסים בשל המסה הנמוכה של קצף האלומיניום. יתרה מכך, כחומר סופג אנרגיה מצוין, נעשה שימוש בקצף אלומיניום בייצור מאגרי חלליות, בולמי רעידות ותחתית קפסולות החזרת חלליות, המאפשרות נחיתות בטוחות ומגן על אסטרונאוטים וציוד חלל. על ידי ספיגה יעילה של אנרגיה ושיכוך רעידות, קצף אלומיניום יכול להבטיח את שלומם של אסטרונאוטים במקרה של פגיעת נחיתה של חללית.
בתעשיית הרכב, קצף אלומיניום עוזר להפחית את המספר הכולל של החלקים המשמשים במסגרת, מה שהופך את תהליך ההרכבה ליעיל יותר, מה שבסופו של דבר עוזר להפחית עלויות ולשפר את הביצועים. כיום, קצף אלומיניום משמש במוטות ריסוק, איברים צולבים וקורות דלת במבני מרכבי רכב בשוק.

(א) תרשים של חלקים סופגי אנרגיה מקומיים של המרכב. (ב) תרשים סכמטי של אלומיניוםקֶצֶףבר התרסקות.

בענף הבנייה, השימוש העיקרי שלקצף אלומיניוםמהווה מחסום מגן ועמיד בפני אש מפני רעשים קשים. דוגמאות אופייניות ליישומים אדריכליים של קצף אלומיניום בתאים סגורים הן תחנת הרכבת התחתית של לונדון וכיכר התחייה SOHO בשנחאי, שם המעצבים השתמשו בכמויות גדולות של קצף אלומיניום לספיגת קול ובידוד.

(א) (ב) תצלומים של קצף אלומיניום בשימוש בחלק הפנימי של SOHO Plaza, שנחאי; (ג) קצף אלומיניום + חלל מתכת מרוכב קול סופג קיר בתחנת Bermondsey, לונדון רכבת תחתית.

3. מסקנה
הגילוי של קצף אלומיניום נחשב להישג יוצא דופן.קצף אלומיניוםהחומר משלב תכונות מיגון אלקטרומגנטיות מצוינות, משקל קל, צפיפות נמוכה, שיכוך רעידות וספיגת אנרגיה, מה שהופך אותו ליישום נרחב מאוד בתעשיות שונות כיום. מעניין לציין כי קצף אלומיניום הוא גם מוצר ידידותי לסביבה שניתן למחזר, כלומר זהו חומר בר קיימא שבתקווה ישמש במספר רב של יישומים תעשייתיים בעתיד.