چه چیزی به استحکام فولاد، به سبکی آلومینیوم و در عین حال مقاوم در برابر برخورد گلوله، آتش و تشعشع است؟ فوم فلزی.
بیش از یک دهه پیش، افسانه ربیعی، مهندس دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی، فوم فلزی کامپوزیتی (CMF) را اختراع کرد—ماده‌ای که از "حباب‌های" فلزی توخالی درون فولاد، تیتانیوم، آلومینیوم یا سایر آلیاژها ساخته شده است. از صنایع هوافضا گرفته تا بخش دفاعی، این ماده‌ی فوق‌العاده قوی و سبک می‌تواند کاربردهای متعددی داشته باشد. پس از سال‌ها آزمایش در برابر گلوله، انفجار، ارتعاش، تشعشع و آتش، شرکت Advanced Materials Manufacturing که توسط ربیعی تأسیس شده است، اکنون رسماً آماده‌ی تولید این ماده است.
اگرچه CMF اولین فوم فلزی ساخته‌شده در جهان نیست، اما ربیعی ادعا می‌کند که قوی‌ترین نوع آن است. برای مثال، در یک مطالعه انجام شده در سال ۲۰۱۹ که در ژورنال Composite Structures منتشر شد، پژوهشگران نشان دادند که زره‌ی ساخته‌شده از فوم فلزی کامپوزیتی فولاد-فولاد (که هم حباب‌ها و هم ماده‌ی اطراف آن از فولاد هستند)، به همان کارایی زره‌ی معمولی فولادی در متوقف کردن گلوله‌های کالیبر ۰.۵۰ برخوردار است، اما با کمتر از نصف وزن آن.
ربیعی، یکی از نویسندگان این مطالعه، در بیانیه‌ای از دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی گفت:
"زره‌ی ساخته‌شده از CMF کمتر از نصف وزن زره‌ی فولادی یکدست و نوردشده‌ای بود که برای دستیابی به همان سطح محافظت نیاز داشتیم."
وی افزود: "به عبارت دیگر، ما توانستیم به کاهش چشمگیر وزن دست یابیم—که باعث بهبود عملکرد وسایل نقلیه و افزایش بهره‌وری سوخت می‌شود—بدون اینکه از میزان محافظت کاسته شود."
دو سال پیش از آن، ربیعی و همکارانش دریافتند که فوم فلزی کامپوزیتی (CMF) در عایق‌بندی در برابر گرما بسیار بهتر از یک ورق جامد از همان فلز عمل می‌کند.
در مطالعه‌ای که تیم او در سال ۲۰۱۶ در ژورنال بین‌المللی علوم حرارتی (International Journal of Thermal Sciences) منتشر کرد، آن‌ها یک قطعه فولاد ضدزنگ جامد به ابعاد ۲.۵ در ۲.۵ در ۰.۷۵ اینچ (معادل ۶.۳۵ در ۶.۳۵ در ۱.۹۱ سانتی‌متر) و یک نمونه از CMF با همان ابعاد را در معرض شعله‌ای با دمای ۱۴۷۲ درجه فارنهایت (۸۰۰ درجه سانتی‌گراد) قرار دادند. در حالی که فولاد جامد طی چهار دقیقه به همان دما رسید، CMF دو برابر این زمان، یعنی هشت دقیقه، طول کشید.
ربیعی در بیانیه‌ای دیگر از دانشگاه توضیح داد:
"وجود حفره‌های هوایی درون CMF باعث می‌شود که این ماده در مسدود کردن گرما بسیار مؤثر باشد، زیرا گرما در هوا بسیار کندتر از فلز انتقال می‌یابد."
این ویژگی به این معناست که CMF می‌تواند از مواد حساس به گرما محافظت کند—از مواد شیمیایی خطرناک گرفته تا وسایل نقلیه‌ای که فضانوردان را در فضا جابه‌جا می‌کنند.