随着科技的发展,常规的材料(金属,混凝土,陶瓷等)已经远远不能满足人类在某些结构设计方面的要求,特别是在吸能缓冲设计时。
人类逐渐将目光投向了多孔结构材料方面,泡沫铝的出现为人们打开了新思路。
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产品规格及分类
Classification
泡沫铝,又叫发泡铝,是在纯铝或铝合金中加入添加剂后,经过发泡工艺而成,同时兼有金属和气泡特征,是一种在铝的基础上存在无数个气泡的轻质多孔金属材料,也是一种全新型战略功能结构材料。
在1948年美国科学家A.Sonik获得了世界上第一个有关泡沫铝的专利,1951,Eliotte基于Sosnik的设想成功制备出了“泡沫铝”。
1999年首届世界泡沫金属学会在德国不莱梅召开,主要研究泡沫铝的制造和应用。直至当前对“泡沫铝”的研究方兴未艾,“泡沫铝”已成为新型结构、功能一体化材料的杰出代表,是当今材料科学研究的前沿热点。
一、产品分类:



不同孔径形态的泡沫铝:一般孔隙率越高,孔径越小,越利于吸声;相对密度相同时,孔径小的拉伸强度比孔径大的高;密度增加,抗压强度增加。
二、产品规格:
泡沫铝板的尺寸可以定制,常见的有1220x2440mm, 1220x3660mm。(标准宽度的板可以根据实际需求做长度)
标准厚度为12.7毫米,25.4毫米, 大孔板可以做43.2毫米厚。大孔自然铸造泡沫铝板可以达到9.5毫米应用于工业领域。
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制作方法
Fabrication method
泡沫铝的制造方法主要有三种:
液相法:通过液态铝产生泡沫结构,可在铝液中直接发泡,也可用高分子泡沫或紧密堆积的造孔剂铸造来得到多孔材料。
固相法:用铝粉末代替液态铝同样可制得多孔材料,因为大部分固相法通过烧结使铝颗粒互相联结,铝始终保持在固态,所以此法生产的泡沫铝多数具有通孔结构。
电沉积法:主要以泡沫塑料为基底,经过导电化处理之后,电沉积铝制成。目前的技术可以通过浸涂导电胶、化学镀膜和磁控溅射锡膜等方法令到泡沫塑料导电。用此法制得的泡沫铝孔径较小并孔隙均匀,而且孔隙率相对较高,其性能和阻尼特性均优于铸造法生产的泡沫铝。
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材料特性
Performance
泡沫铝性能的优劣主要取决于其孔隙率、孔径、通孔率、孔类型、比表面积等孔结构参数,而其孔结构参数主要取决于制备工艺。
1、轻量化
最显著的特点就是它的轻量化,由于其结构特点,造就了它的密度很小,只有0.2~0.4g/cm3,密度为金属铝的0.1-0.4倍,除了要远远低于铝合金、钛合金、钢材等,甚至比木材的密度还要低。整体非常轻盈,让它成为轻量化应用的潜力发展材料之一,比如建材、汽车材料等;
2、良好的声学功能:
1. 隔声性能(闭孔):声波频率上800-4000HZ之间时,闭孔泡沫铝的隔声系数达0.9以上。
2. 吸声性能(微通孔和通孔):声波频率在125---4000HZ之间时,通孔泡沫铝的吸声系数最大可达0.8,其倍频程平均吸声系数超过0.4。
3、色彩、工艺及光学设计自由度高

这种结构的材料并不影响它的CMF设计,表面的处理工艺及色彩方案可以非常丰富,同样可以做喷涂(包括渐变幻彩等效果)、填充等。除了颜色,还可以利用气孔来实现光影变换的设计,设计自由度很高。炫酷的色彩+透光的效果,让产品的外观质感有了极大地提升;
4.、易加工
同铝合金一样,泡沫铝也易于加工,比如切割、钻孔等都非常方便,另外如前文所介绍,可以做喷漆来实现不同的色彩;
5.、物理性能及多种性能优越
1. 泡沫铝拥有良好的电磁屏蔽性能、热性能(不燃烧及耐热等):一般铝合金的溶解温度在500-700度左右,泡沫铝即使加热到1400度也不溶解;
2. 高比刚度:其抗弯比刚度为钢的1.5倍;
3. 还有抗冲击性、环保性等。
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施工及安装节点
Install node
吊顶安装:因泡沫铝板很轻,吊顶安装可随意设计胶粘、工字吊、磁吸,非常简单。

建筑高度20米以上,安装效果图

建筑高度20米以下,安装效果图
墙面安装:干挂→主龙骨→副龙骨→挂板或自攻钉结合胶粘→主龙骨→副龙骨→粘胶(根据气候条件和挡风设计选择干挂或者胶粘)。
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应用案例
Application case
泡沫铝的应用领域:
1.泡沫铝应用范围很广,利用泡沫铝的低密度、高刚度、隔音性能、隔热性能、防火性能、吸能性能和受热时不放毒气等性能广泛适用于轨道交通行业。如车厢和集装厢中隔热隔音、吸能和防火、防毒部件上。
2.利用泡沫铝的隔音性能、吸音性能和吸能性能,用于城市建设中的环保领域,如:隔音屏;汽车制造业用在吸能元件和吸音元件上,如:保险杠和消音器。
3、利用泡沫铝的低密度、高刚度、低导热性能,广泛应用于节能性建筑,如:隔热墙体和防火隔热门,节能性移动房。
4.可用在军工行业、吸音和防磁部件上,如:坦克、潜艇外壳夹芯板。
5.其他机械制造业、航空工业等产品的隔热隔音、防震、吸能元件都可以用泡沫铝材料来制造。
今天主要来了解泡沫铝在建筑方面的案例。


上海博涛
金地瑞安·江山壹品售楼处用的其中一种材料是大孔径的发泡铝面材,将其设置在折面玻璃冠的后面形成了转角的第二重界面,白天看透过玻璃可看到金属抽象的质感,当夜晚华灯初上之际,室内灯光即可透过发泡铝的孔径流溢出来,形成繁星璀璨的效果。


建筑本身除了几何之美中的平直与弧线的对比,纵与横的对比,更有虚与实的对比。通过虚实反差来构建街角建筑的雕塑感,同时设计上还考虑材料之间的对比与互补关系,剔透的玻璃,温润的石材,俊朗的金属相互搭配,构成了有机整体。
上海好利来概念店,以无论是过去、现在或未来,人们始终保持着对食物更多维度的探索,从而推动着食品生产技术的不断迭代和创新,而食品工业的发展,也为人们的食味和生活带来了无限可能,这种共生的关系为这空间概念的灵感来源。

室内概览 ©邵峰

设计从后工业时代的复杂性中摄取素材,创造出具有机械美学的趣味空间 ©邵峰
设计师试图从后工业时代的复杂性中摄取素材,创造出具有机械美学的趣味空间,搭载当代主流传播媒介,向新一代消费者转译好利来品牌内核中的探索精神以及全新的烘焙理念。

空间细节 ©邵峰

材料细节 ©邵峰
不同材质的拼接、覆盖、延伸都能让人们以最直观的方式感受空间的叙事性。泡沫铝、不锈钢等灰调材料在发光膜的均匀照射下表现出纯净的质感,通过对材料低饱和度的控制,确保机械装置作为叙事性主体存在于场景中。
上海的喜茶小剧场,在空间设计方面,以灵感为驱动,打造了丰富多样的线下门店空间。每次喜茶新店的发布,似乎都在印证喜茶蓬勃的创新能力。

对称、稳定、向心的剧场观看空间,可变视觉(LED屏)隐喻了“剧” ©夏至

三角椅与背后泡沫铝墙 ©夏至
设计师的方案从抽象的“剧场”概念开始,在小空间里并置了不同质感和内容的艺术剧场场景。入口处不到十平米的空间,设定为剧院票务间,售票窗口、剧院进场门、厚厚的丝绒帘幕,和取茶,收银的实际功能无缝贴合在一起,又真实又如扮演,是正式开场前的序幕。

白色瓷砖与泡沫铝的对比 ©Mansor Alsofi
利雅得的The Tiled Cloud餐厅中白色瓷砖成为了空间的主要幕布,与银色的金属泡沫铝形成对比。

室内空间一瞥 ©Mansor Alsofi
令人惊讶的灯带穿过空间,为白色瓷砖铺设的Bofia增添了一抹流行的色彩。通过巧妙的灯光操控,设计让空间在白天和夜晚讲述着不同的故事。

弧形墙体分割的私密就餐区 ©Mansor Alsofi
白色和浅色的使用给人以轻盈通透的感觉,并且可以更好地反射自然光。有趣的是,游客和评论家对于设计应被认为是极简主义还是极繁主义,意见不一。
结语:
泡沫铝从问世到现在还不到80年,是一个充满活力的新型材料,产业为朝阳产业。随着新材料战略的正确引领,通过科技研发领域的不断扩大,泡沫铝行业正在进入一个健康的的高速发展期。