美國北卡羅來納州立大學(xué)機(jī)械和航空航天工程研究團(tuán)隊發(fā)明了一種不銹鋼復(fù)合金屬泡沫和聚合物相結(jié)合的材料，其各方面性能比目前飛機(jī)機(jī)翼前緣廣泛采用的鋁合金材料更卓越。

復(fù)合金屬泡沫由空心金屬球嵌入金屬基質(zhì)上構(gòu)成，金屬球的材料可以是不銹鋼或鈦，金屬基質(zhì)也可以是鋼、鋁或合金等制成。該研究使用的金屬球和基質(zhì)都是不銹鋼材料，研究顯示這種金屬泡沫材料非常堅硬，可以承受0.5英寸口徑子彈，可以抵抗高溫，并能阻檔高爆炸帶來的巨大壓力。

在制作過程中，將復(fù)合金屬泡沫浸在不透水的環(huán)氧樹脂中，用真空吸力把樹脂吸入金屬球內(nèi)部，以及金屬基質(zhì)之間的細(xì)小縫隙中，也就是說，復(fù)合金屬泡沫中88%的空隙都被環(huán)氧樹脂填充，形成了密度與鋁相似的產(chǎn)品，因此又將這種材料又稱作“浸潤復(fù)合金屬泡沫”。

研究人員測試了這種材料在接觸角、昆蟲附著性和防腐蝕性能方面的表現(xiàn)。接觸角指的是液體接觸固體表面而形成的夾角，是材料表面疏水性的重要指標(biāo)。接觸角越小，意味著越多的水分黏連在材料表面。水分在機(jī)翼的聚集會降低飛機(jī)的性能，因此選用材料的接觸角越大越好。實驗顯示，這種新材料的接觸角比鋁材大130%。昆蟲附著性指標(biāo)測試包括兩個方面：昆蟲殘骸累積成塊的最大高度和累積成片的最大面積，結(jié)果顯示具有比鋁材更佳的特性，昆蟲殘骸的最大可累積高度只有鋁材的60%，最大累積面積只有30%。利用噴砂實驗?zāi)M材料磨損性能，結(jié)果顯示在最大磨損度情況下材料表面的接觸角仍比鋁材大50%。

以上數(shù)據(jù)說明復(fù)合金屬泡沫作為機(jī)翼前緣材料將比鋁材更經(jīng)久耐用，并降低維護(hù)和替換的成本，是目前鋁材很好的替換材料。

相關(guān)研究工作發(fā)表在Applied Surface Science。

復(fù)合金屬泡沫