Afsaneh Rabiei 检查她实验室中制造的金属泡沫。(来源：Rabiei/北卡罗来纳州立大学) “泡沫”一词并不一定能传达强度，但看到子弹撞击复合金属泡沫时爆炸，肯定可以。北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种充满气泡的金属复合材料，它结合了钢的强度和泡沫的轻盈及耐热性能。在测试防弹衣子弹时，一英寸厚的材料能够阻止弹丸前进，而在另一侧仅留下 8 毫米的压痕。北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程教授 Afsaneh Rabiei 声称，她的金属泡沫版本是有史以来最坚固的。
秘密在于气泡
泡沫大部分由气穴组成——这就是它们如此轻的原因。它们的力量来源于围绕气穴的材料的组成和结构，在这种情况下是钢合金。Rabiei 多年来一直研究复合金属泡沫 (CMF) 以了解其独特的性能，并找到材料和气泡的最佳配置以最大化效果。Rabiei 说：“如果你环顾四周，你会看到大自然中有大量的多孔材料：木头、骨头、树叶、鸟的翅膀，任何你想要轻质或有缓冲性的东西，你都会看到它有气泡。”“携带实心块状材料是一种浪费材料和能源，而你可以使用更轻的东西并完成更多事情。”[embed]https://www.youtube.com/watch?v=lWmFu-_54fI[/embed] 在她发表在《国际热科学杂志》(International Journal of Thermal Sciences) 上的最新研究中，Rabiei 描述了制造金属泡沫的两种不同方法，这两种方法都依赖于中空钢球来形成“气泡”。第一种方法是将熔点较低的金属（如铝）浇铸在球体周围，从而在内部形成中空空间的基体。对于熔点较高的金属，则将球体用金属粉末填充，然后通过称为烧结的工艺进行压缩，形成固体。
它可以承受高温
但 Rabiei 说，这都归结于气泡。她说，通过保持球体直径恒定，任何应力都会平等地影响它们，从而增加材料的强度。气泡的球形也能通过将力均匀地分布在整个结构上来赋予强度。在其他金属泡沫在气泡塌陷时会弯曲的情况下，Rabiei 的泡沫由于其组件的均匀性而保持了其结构。由于球体充满了空气，该材料还具有耐热性和抗热膨胀性。在她最新的实验中，她将一块实心不锈钢与注入气泡的钢进行比较，两者都从一侧被 800 度的火焰加热。CMF 到达 800 度的时间是实心块的两倍，这是由于内部充满空气的气泡。
CMF 的应用
CMF 的独特性能使其非常适合用于防弹衣，这一点从子弹演示中可以清楚地看出。Rabiei 也认为它们在航天工业中有应用价值，因为航天工业对轻质、耐用材料的需求很高。此外，Rabiei 说，通过向复合材料中添加钨和钒，她的 CMF 可以阻挡包括伽马射线、X 射线和中子辐射在内的辐射。她表示，这使得该材料非常适合运输核废料，并且还能提高其在太空旅行中的实用性，因为太空旅行中的有害辐射对人类健康构成威胁。未来，Rabiei 希望测试她的金属泡沫在振动方面的表现，这一特性可能对车辆制造和隔音有进一步的好处。最终，她的最终目标是挽救生命。“如果我能因为我的材料让一个人在事故中幸存下来，我就实现了我的目标，”她说。
