ABD’deki Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi araştırmacıları, Kompozit Metal Köpüğün (CMF), demiryolu tankerlerini delebilecek güçteki darbelere karşı olağanüstü direnç gösterdiğini kanıtladı. Özellikle bu hafif malzeme, normalde bir demiryolu tankerinde delik açacak kuvvetleri engelleyecek kadar sağlam. ABD'deki Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi'nden bir ekip, bu keşfin özellikle demiryolu tankerleri için tehlikeli maddelerin taşınmasında uygulanan güvenlik standartlarını iyileştirebileceğini belirtiyor.
CMF'ler yeni bir teknoloji olmamakla birlikte, geçmişte motorlarda ve nükleer reaktörlerde kullanılmak üzere geliştirilmişti. Malzeme, içi boş kürelerin (genellikle paslanmaz çelik veya nikel) yapısal olarak entegre edildiği metalik bir matristen üretiliyor. Bu eşsiz yapı sayesinde köpük malzemesi hem minimum ağırlık hem de ezilme kuvvetlerine karşı dayanıklılık sunuyor.
ÜSTÜN YALITKAN ÖZELLİK
CMF, dayanıklılığının yanı sıra daha iyi ısı direncine de sahiptir. Üstün bir yalıtkan olarak sıcaklık arttığında çelik kadar zayıflamaz. Hafiflik ve ısı yalıtımının birleşimi, CMF'ye yüksek riskli uygulamalar için umut vaat ediyor.
Malzeme, ulaştırma ve savunma alanında uçak kanatları, araç zırhları ve gövde zırhlarının tasarımında avantajlar sağlıyor. Ayrıca, özellikle nükleer maddeler, patlayıcılar ve çeşitli tehlikeli maddelerin elleçlenmesi ve taşınmasında güvenlik ve depolama açısından ideal bir adaydır.
Çalışmada, asit, kimyasal ve petrol gibi tehlikeli maddelerin taşındığı demiryolu tankerlerinde CMF'nin kullanımı üzerinde duruldu.
ÇELİĞİ HASARDAN KORUDU
Makalenin sorumlu yazarı Profesör Afsaneh Rabiei, önceki çalışmalarda CMF'nin ABD Ulaştırma Bakanlığı (DOT) testlerini başarıyla geçtiğini, bir sonraki adımın delme testlerinde nasıl performans gösterdiğini görmek olduğunu ve sonuçların olağanüstü olduğunu söyledi.
Araştırmacılar, tren raylarında 300.000 poundluk (yaklaşık 136 ton) bir koç vagonu kullanarak delinme direncini test ettiler. Saatte 5,2 mil (yaklaşık 8.4 km/s) hıza ulaşan koç vagonuna monte edilmiş çelik bir girinti, standart yüksek kaliteli çelik tank vagonu plakasında önemli bir delik açtı. Çarpışma, girinti yüzeyi boyunca yoğunlaşan 368 kilojul'lük muazzam bir çarpma kuvvetine yol açtı.
Ancak, girintiye yalnızca 30,48 milimetre (yaklaşık 1,2 inç) kalınlığında bir CMF tabakası yerleştirildiğinde sonuçlar önemli ölçüde farklıydı. CMF tabakası, plakayı delmek yerine çeliği hasardan başarıyla korudu. Çarpma enerjisinin neredeyse tamamını emerek, girinti ve çarpma arabasının sekerek anında yalnızca küçük hasarlar vermesine neden oldu.
HESAPLAMA MODELİ GELİŞTİRİLDİ
Rabiei, hafif CMF'nin delinme ve darbe enerjilerini katı çeliğe göre daha verimli bir şekilde emebildiğinin açık sonuç olduğunu ifade etti. Malzemenin potansiyelini en üst düzeye çıkarmak için araştırmacılar, tasarım sürecini kolaylaştıran bir hesaplama modeli geliştirdiler. Bu model, istenen korumayı sağlamak için gereken hassas CMF kalınlığını hesaplayabiliyor ve daha ince katmanların bile üstün koruma sağlayabileceğini gösteriyor.
