Un team di ricercatori della Deep Springs Technology (DST) e della New York University Polytechnic School of Engineering, ha realizzato un nuovo materiale composito a matrice metallica che è così leggero da poter galleggiare sull’acqua. Quindi, un’imbarcazione fatta con questo tipo di materiale non affonderebbe nemmeno se subisse gravi danni strutturali. Il nuovo materiale potrebbe far risparmiare anche carburante per l’autotrazione perché combina leggerezza alla resistenza al calore.
La scoperta del metallo che galleggia è stata presentata nello studio “Dynamic Properties of Silicon Carbide Hollow Particle Filled Magnesium Alloy (AZ91D) Matrix Syntactic Foams” e pubblicata sull’ International Journal of Impact Engineering.
I ricercatori sottolineano: «Sebbene schiume sintattiche siano utilizzate da molti anni, questo è il primo sviluppo di una schiuma sintattica a matrice metallica leggera».
Si tratta di una matrice a base di magnesio composito rinforzata con particelle cave di carburo di silicio ed ha una densità di soli 0,92 grammi per centimetro cubo, rispetto a 1,0g /cm3 dell’acqua. Il nuovo materiale non solo ha una densità inferiore a quella dell’acqua ma è abbastanza forte da resistere alle difficili condizioni che si trovano in un ambiente marino.
Negli ultimi anni è aumentato l’interesse per lo sviluppo di compositi leggeri a matrice polimerica per sostituire i componenti a base di metalli pesanti nelle automobili e nelle navi e gli scienziati statunitensi dicono che la tecnologia del nuovo materiale composito potrebbe essere utilizzata per realizzare e testare prototipi già antro tre anni.
Il metallo che galleggia potrebbe essere utilizzato per produrre veicoli anfibi, come l’Ultra Heavy-lift Amphibious Connector (UHAC) che sta sviluppando l’U.S. Marine Corps l’Ultra Heavy-lift anfibio Connector (Uhac) e che potrebbe beneficiare soprattutto della leggerezza e della grande galleggiabilità offerte dalle nuove schiume sintattiche.
Secondo uno egli autori dello studio, Nikhil Gupta, del Dipartimento di ingegneria meccanica e ingegneria aerospaziale della NYU School of Engineering, «Questo nuovo sviluppo dei compositi a matrice metallica molto leggeri può far nuovamente oscillare il pendolo a favore di materiali metallici. La capacità dei metalli di resistere a temperature elevate può essere un enorme vantaggio per utilizzare questi compositi nei componenti del motore e dello scarico, indipendentemente dalle parti strutturali». Quindi le possibili applicazioni negli scafi delle imbarcazioni, nelle carrozzerie delle auto e nei motori sono molte.
La nuova schiuma sintattica metallica ha sia la leggerezza delle schiume che una notevole resistenza, ed il suo segreto è nella matrice realizzata con una lega di magnesio che poi viene trasformata in schiuma aggiungendo un materiale forte e leggero, carburo di silicio sotto forma di sfere cave progettate e prodotti dalla DST. I ricercatori evidenziano che «Una singola sfera può sopportare la pressione di oltre 25.000 libbre per pollice quadrato (PSI) prima di rompersi, cento volte la pressione massima di un idrante. Le particelle cave offrono anche protezione dagli impatti alla schiuma sintattica perché ogni shell si comporta come un assorbitore di energia durante la sua fratturazione. Il composito può essere personalizzato per densità e altre proprietà aggiungendo più o meno shell nella matrice metallica per soddisfare i requisiti dell’applicazione. Questo progetto può essere utilizzato anche con altre leghe di magnesio non infiammabili».
