Le schiume di superlega potrebbero rendere i motori di navi e aerei molto più silenziosi, suggerisce una nuova ricerca.

Il motore e il sistema di scarico di un jet sono le principali fonti di rumore dell'aeromobile, ma i motori a reazione sono troppo caldi per i materiali tipicamente utilizzati per l'insonorizzazione come le schiume polimeriche. Una possibilità per ridurre il rumore dei motori degli aerei è quella di sposare un normale isolamento acustico con superleghe metalliche estremamente resistenti al calore come quelle già utilizzate per le pale delle turbine dei jet.

Le schiume polimeriche regolari possono essere utilizzate come modello da cui creare schiume metalliche in superleghe fonoassorbenti resistenti al calore, ha mostrato Wei Zhai e Xu Song del Singapore Institute of Manufacturing Technology ad A*STAR, e i loro colleghi. Il team ha sviluppato una tecnica in cui hanno rivestito un impasto liquido della superlega a base di nichel su una schiuma polimerica, quindi bruciato il polimero per lasciare una schiuma metallica a celle aperte con la stessa struttura del polimero originale. Le spugne per la pulizia della casa in poliuretano economiche fanno buoni modelli di schiuma, dice Zhai.

Ora, collaborando con Xiang Yu e Fangsen Cui dell'Institute of High Performance Computing di A*STAR, i ricercatori hanno sviluppato un modello predittivo per ottimizzare la struttura dei pori della schiuma metallica per un determinato compito. Primo, hanno prodotto una gamma di strutture in schiuma metallica facendole crescere su modelli polimerici con una gamma di porosità e dimensioni delle cellule dei pori. I ricercatori hanno poi testato le proprietà acustiche di queste schiume metalliche, per misurare come le schiume con diverse strutture dei pori hanno assorbito il suono. Questi dati hanno costituito le basi del modello predittivo.

La squadra ha scoperto che, parlando in generale, l'assorbimento acustico è migliore quando i pori sono più piccoli. Più piccoli sono i pori, più lungo e difficile sarà il percorso dell'onda sonora attraverso il materiale, e più tempo ha il materiale per smorzare l'energia sonora convertendola in calore, un fenomeno noto come effetto termo-viscoso.

Il passaggio successivo consiste nel controllare meglio il processo di replica del modello, in modo che un gradiente sintonizzabile delle dimensioni dei pori possa essere formato all'interno di un singolo blocco di schiuma. "L'assorbimento acustico e le prestazioni meccaniche di tali schiume metalliche a gradiente saranno ulteriormente migliorate, " dice Zhai.

Le eccezionali proprietà delle schiume metalliche oltre all'assorbimento acustico:peso ridotto, non combustibile, e resistenza strutturale, ha un grande potenziale per i componenti di motori e scarichi di aerei e navi. "La schiuma migliorata potrebbe essere utilizzata come materiale di base di un materiale composito strutturato a sandwich, che possiedono sia la resistenza meccanica che le prestazioni di smorzamento acustico in un unico componente, " dice Zhai.