akır köpük, birbirine bağlı bakır çerçevelere sahip, açık hücreli üç boyutlu gözenekli bir metal malzemedir ve genellikle bakırdan yapılmış metal sünger olarak tanımlanır. Çoğunlukla poliüretan sünger kalıpları üzerine elektrokaplama yoluyla üretilir; bu işlemde bakır, organik iskelet üzerine kaplanır ve ardından sünger alt tabakası çıkarılır. %90 ile %98 arasında değişen yüksek gözenekliliği ile katı bakırdan miras aldığı üstün elektrik ve termal iletkenliğin yanı sıra geniş bir özgül yüzey alanı ve düşük hacimsel yoğunluk sunar. PPI değeri gözenek boyutunu tanımlar: daha yüksek PPI, daha ince gözeneklere ve daha geniş yüzey alanına karşılık gelirken, daha düşük PPI daha yüksek akışkan geçirgenliği sağlar.

Mükemmel iletkenlik performansına rağmen, bakır köpük nispeten zayıf korozyon direncinden muzdariptir. Nemli havada oksidasyona eğilimlidir ve yüzey modifikasyonu olmadan asidik veya alkalin elektrolit ortamlarında hızla korozyona uğrayabilir. Bu malzeme, lityum iyon bataryalar, lityum-kükürt bataryalar ve süperkapasitörlerde aktif malzeme yükünü artırmak için akım toplayıcı alt tabakası olarak yaygın şekilde kullanılır. Ayrıca katalizör desteği, termal yönetim için ısı dağıtma ortamı ve elektromanyetik kalkanlama ile gaz-sıvı tamponlama bileşenleri olarak da hizmet eder. Nikel köpükle karşılaştırıldığında, bakır köpük üstün termal-elektriksel performans gösterir ancak zorlu elektroliz koşulları için daha az uygundur.

Özellikler

Malzeme: Bakır

Boyutlar: 100 × 100 mm

Kalınlık: 10 mm

Gözenek Yoğunluğu: 10 PPI

Termal İletkenlik (Teorik): >6 W/m·K

Mekanik Dayanım (Teorik): ≥2,5 MPa

Çekme Dayanımı (Teorik): 5–18 MPa

Avantajlar

İyi işlenebilirlik – Önemli zorluklar olmadan kesilebilir, bükülebilir, işlenebilir ve karmaşık bileşenler halinde şekillendirilebilir.

Ek faydalar – Ayrıca iyi korozyon direnci (bakıra benzer), etkili elektromanyetik girişim (EMI) kalkanlaması ve ses sönümleme özellikleri sunar.

Hafif ancak güçlü – Gözenekli yapısı, katı bakıra kıyasla çok daha düşük bir yoğunluk sağlarken, üç boyutlu metalik ağ yine de iyi mekanik dayanım ve enerji emilimi sunar (%85 gözeneklilikte yaklaşık %90 verimliliğe kadar).

Mükemmel termal ve elektriksel iletkenlik – Bakır köpük, bakırın doğal yüksek iletkenliğini korur ve birbirine bağlı payandalar, hem ısı hem de elektronlar için son derece verimli 3D yollar oluşturur.

Çok yüksek özgül yüzey alanı – Açık hücre yapısı, birim hacim başına geniş bir yüzey alanı sunar; bu da kataliz, filtrasyon ve elektrokimyasal reaksiyonlar gibi yüzeye bağlı prosesler için idealdir.

Uygulamalar

Termal yönetim – Bu en önemli kullanım alanlarından biridir. Bakır köpük, CPU'lar, GPU'lar, LED'ler, güç elektroniği ve havacılık sistemleri için yüksek performanslı soğutucularda, ısı eşanjörlerinde ve soğutma plakalarında kullanılır. Açık gözenekler, hava veya sıvı soğutucuların akmasına izin vererek ısı dağılımını büyük ölçüde artırır.

Enerji depolama ve dönüşüm – Bataryalarda (lityum iyon, nikel-çinko, yakıt hücreleri) ve süperkapasitörlerde ideal bir elektrot alt tabakası veya akım toplayıcı olarak hizmet eder. Yüksek yüzey alanı daha fazla aktif malzeme yükler ve iletken ağ şarj/deşarj verimliliğini artırır.

Kataliz ve katalizör destekleri – Geniş yüzey alanı, onu değerli metal katalizörleri (örneğin platin) için mükemmel bir destek haline getirerek maliyeti düşürürken reaksiyon verimliliğini artırır. Uygulamalar arasında kimyasal sentez, hidrojen üretimi ve kirlilik kontrolü bulunur.

Filtrasyon ve ayırma – Homojen, dolambaçlı gözenek yapısı partikülleri etkili bir şekilde hapsederek onu hava ve su arıtma sistemleri için kullanışlı hale getirir. Yeterli kalınlıkta (>20 mm) filtrasyon verimliliği %90'ı aşabilir.

Elektromanyetik kalkanlama – Yüksek iletkenliği sayesinde bakır köpük, hassas elektronikleri EMI'den korumak için kullanılır.

Akustik gürültü azaltımı – Gözenekli yapı ses dalgalarını emer, bu nedenle ses yalıtım panellerinde de uygulanır.

Hafif yapısal parçalar – Havacılık ve otomotiv endüstrilerinde, hem ağırlık azaltımı hem de orta düzeyde yapısal bütünlük gerektiğinde kullanılır.