能够使用密度远大于水的金属材料制造万吨巨轮并且自由航行于海上,堪称人类伟大智慧的具体体现之一。但即使是重型核动力航母,在遇到极端恶劣天气或船体大量破损时,仍然存在倾覆甚至沉没的风险。如果说人们对于前一种情况无能为力,那么后一种情况则是对舰船抗沉性设计和损害管制能力的终极考验。在这方面,比较传统的做法是训练高素质的损管维修人员、大面积应用水密隔舱,一些科学家则决定另辟蹊径,从从船体材料入手,寻找根本性的解决方案。

据美国先进技术协会(AAAS)7月17日报道,俄罗斯圣彼得堡彼得大帝理工大学(SPbPU)的科学家们正在研制一种新型的泡沫铝材料,这种材料刚性较强,密度较低,无论作为整体构件还是破碎残骸都能始终保持漂浮,堪称一种“理想的造船材料”。
SPbPU的新闻发言人表示,泡沫铝是在熔化的纯铝或铝合金中加入添加剂后,经过气体发泡工艺制成,同时兼有金属和气泡特征。该材料耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强,冲击吸收性能好,同时易加工、易安装、成形精度高,还可进行表面涂装。
SPbPU轻量化材料与结构实验室(LWMS)副主任奥列格·潘申科指出,泡沫铝材料中的孔隙率越高,其材料密度就越轻,与之相应的是,结构也越更加复杂、制造工艺要求更高。LWMS此次公布的新型泡沫铝材料密度甚至比水更低,这也使得该材料具备完美的抗沉性。潘申科称,使用该材料建造的舰船“即使侧舷水线以下的部分出现破损也不会沉没”。

LWMS经过反复试验和深度分析后认为,虽然目前理论上可以制造出厚度小于1毫米的泡沫铝材料,但这种极限材料的几何延展性能较为有限,而且难以进行人工控制,在加工和焊接过程中容易发生变形和扭曲。因此,其下一步攻关重点将是在保证结构强度和质量密度的前提下,探索最适合舰船壳体的材料厚度,这并不是简单地将泡沫铝材料制造的越厚越好,而是需要进行大量的建模、计算、测试和验证工作。
另一种在密度和强度方面与泡沫铝类似的新型材料近日在日本获得了发明专利,但该材料内部没有任何孔隙。尽管如此,SPbPU的科研人员仍然相信其新型泡沫铝材料具有更优越的性能,他们声称已经找到了在材料中产生均匀、异质分布的孔隙的技术方法。根据SPbPU发布的实物图片,科研人员正试图在泡沫铝材料的内外两侧附着轻质高性能合金材料,形成一种类似“三明治”的结构,这不但有利于进一步加强整体强度和耐腐蚀性,同时也便于安装螺栓、螺柱、钉销或焊接件等结构,有分析人士认为,这表明新型泡沫铝材料还有可能被用于舰体内部的舱壁、甲板、水密门等核心部件的建造,从而真正实现“不沉的舰队”的设想。