1. Apa itu busa logam dan busa aluminium
Dalam perjalanan sejarah, penemuan busa logam merupakan tonggak penting dalam revolusi seluruh bidang rekayasa material. Busa logam adalah bahan yang terdiri dari struktur logam yang memiliki banyak pori-pori dan diisi dengan gas di sepanjang struktur [2]. Pori-pori busa logam ini dapat saling berhubungan atau disegel, dan masing-masing disebut busa sel terbuka dan busa sel tertutup, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2(a)(b) [3]. Di antara mereka, bahan busa aluminium saat ini merupakan logam busa yang paling menjanjikan, karena porositasnya yang tinggi, kepadatan rendah, ringan, kekuatan tinggi, kompresibilitas yang baik, penyerapan benturan yang kuat, kinerja penyerapan suara yang baik, dan kinerja pelindung elektromagnetik yang baik. Kinerja yang sangat baik, oleh karena itu dikenal sebagai "bintang logam" [4], banyak digunakan dalam metode pemrosesan lain di bidang teknik kedirgantaraan, manufaktur, dan ilmu fisika.
Gambar 2. Karakteristik struktur busa aluminium: (a) Busa aluminium sel terbuka; (B) Busa aluminium sel tertutup [3]
2. Penemuan busa aluminium
Sepanjang sejarah, material seperti tulang, kayu, dan batu apung telah digunakan secara luas sejak lama. Banyak peneliti memperkirakan bahwa kegunaan material ini telah mendorong produksi material buatan manusia seperti busa logam. Meskipun sebagian besar teknologi pembusaan yang saat ini digunakan telah diusulkan sejak tahun 1950-an, penelitian telah menunjukkan bahwa penemuan busa aluminium dapat ditelusuri kembali ke tahun 1926, ketika Ma De Meller pertama kali menyebutkan pembusaan logam dalam paten Prancis. Meller pernah menyarankan bahwa proses pembusaan logam dapat dicapai dengan memasukkan gas inert ke dalam logam cair, atau dengan menggunakan agen pembusa seperti karbonat dalam logam cair. Meskipun ini hanya paten berdasarkan ide, paten ini meletakkan dasar untuk langkah selanjutnya yang diperlukan dalam pengembangan busa aluminium. John C. Elliott mengembangkan lebih lanjut ide ini 20 tahun kemudian, merancang versi terbaru dari paten Meller dan memperkenalkan busa aluminium pertama yang tersedia, yang pada gilirannya berkontribusi pada komersialisasi material di Jepang pada tahun 1990-an. Rilis tersebut meletakkan dasar [5].
3. Kinerja dan aplikasi busa aluminium
Aluminium berbusa merupakan logam dengan porositas tinggi dan struktur berpori, di mana pori-pori tertutup rapat mencakup sekitar tiga perempat dari total volume bahan logam, sehingga menjadikan bahan tersebut sangat ringan [7]. Selain karakteristik di atas, aluminium berbusa juga memiliki karakteristik penyerapan energi yang mengesankan dan kompresibilitas yang tinggi [7]. Mengenai kepadatan, para peneliti menemukan bahwa kepadatan sebagian besar sampel aluminium berbusa adalah sekitar 0,4-1,2 g·cm-3 [6]. Selain itu, aluminium berbusa juga memiliki penyerapan suara, dapat didaur ulang, dan konduktivitas termal yang rendah [7].
Dalam hal aplikasi, sifat pelindung elektromagnetik, bobot yang ringan, dan daya serap busa aluminium menjadikannya kandidat yang ideal untuk komponen yang digunakan dalam perangkat fusi nuklir terkendali, otomotif, kedirgantaraan, dan industri konstruksi karena ketahanannya terhadap lingkungan fisik yang ekstrem. Dalam perangkat fusi nuklir terkendali, busa aluminium sel tertutup merupakan bahan pelindung elektromagnetik yang sangat baik. Karena interkoneksi kerangka busa aluminium, busa ini memiliki luas permukaan spesifik yang besar dan kemampuan yang baik untuk menyerap dan memantulkan gelombang elektromagnetik. Berbagai kerugian terjadi, seperti kehilangan penyerapan, kehilangan refleksi, dll., sehingga aluminium berbusa memiliki kinerja pelindung elektromagnetik yang sangat baik. Selain itu, ditemukan juga bahwa efektivitas pelindung elektromagnetik aluminium berbusa menunjukkan tren penurunan pertama dan kemudian meningkat seiring dengan peningkatan frekuensi gelombang elektromagnetik [3]. Dalam industri kedirgantaraan, aluminium berbusa digunakan untuk membuat kerucut ruang angkasa atau bagian turbin. Karena kualitas aluminium berbusa yang rendah, busa ini sangat berguna untuk mengurangi berat total komponen pesawat [7]. Dan sebagai bahan penyerap energi yang sangat baik, aluminium berbusa digunakan untuk memproduksi penyangga pesawat ruang angkasa, peredam getaran dan bagian bawah kabin pengembalian pesawat ruang angkasa, sehingga pesawat ruang angkasa dapat mencapai pendaratan yang aman dan melindungi keselamatan astronot dan peralatan ruang angkasa. Melalui penyerapan energi dan penyerapan guncangan yang efektif, aluminium berbusa dapat memastikan keselamatan astronot di bawah dampak pendaratan pesawat ruang angkasa, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3 [8].
Gambar 3. Peningkatan struktur parsial lambung kapal yang tahan benturan[8]
1-kulit atas; 2-pengikat aluminium busa; 3-kulit bawah
Dalam industri otomotif, aluminium berbusa membantu mengurangi jumlah total komponen yang digunakan dalam rangka, membuat proses perakitan lebih efisien, dan pada akhirnya membantu mengurangi biaya dan meningkatkan kinerja [7]. Saat ini, aluminium busa digunakan dalam batang anti-tabrakan, balok dan balok pintu dalam struktur bodi mobil di pasaran, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4 [9-10].
Gambar 4. (a) merupakan diagram bagian penyerap energi parsial pada bodi mobil;
(B) Diagram skema batang anti tabrakan aluminium busa
Dalam industri konstruksi, penggunaan utama aluminium berbusa adalah sebagai penghalang pelindung dan tahan api untuk mencegah kebisingan yang parah. Aplikasi khas busa aluminium sel tertutup dalam arsitektur adalah Shanghai SOHO Fuxing Plaza. Perancang menggunakan sejumlah besar busa aluminium untuk menyerap dan mengisolasi suara, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6 [11].
Penemuan aluminium berbusa dianggap sebagai pencapaian yang luar biasa. Material aluminium berbusa menggabungkan kinerja pelindung elektromagnetik yang sangat baik, bobot yang ringan, kepadatan yang rendah, kinerja penyerapan guncangan dan penyerapan energi, sehingga memiliki kinerja yang sangat baik di berbagai industri saat ini. Penerapan yang luas. Menariknya, aluminium berbusa juga merupakan produk ramah lingkungan yang dapat didaur ulang, yang berarti bahwa material ini merupakan material yang berkelanjutan dan diharapkan dapat digunakan dalam jumlah besar dalam aplikasi industri di masa mendatang.
Waktu posting: 30-Nov-2021
