一種名為複合金屬泡沫（Composite Metal Foam，CMF）的新材料可能會推動汽車和核能行業的發展。這種材料的特點是既輕又強，能夠在高溫下承受重複的重負載。來自北卡羅來納州立大學的研究人員設計了這種尖端的強材料，並在廣泛測試中發現，CMF 即使在高達 1,112 華氏度（600 攝氏度）的溫度下，經受數百萬次的應力循環後仍能保持其完整性。這使得 CMF 在汽車引擎、噴氣部件及專門的核反應堆技術（如反應堆燃料包殼）等多種應用中具有潛力。
根據 Afsaneh Rabiei 的說法，她是該研究的對應作者，並且是機械與航空工程教授。她在 10 月 7 日的新聞稿中指出，CMF 具有許多吸引人的特性，這使其在廣泛的應用中非常具吸引力。CMF 是由鋼球製成的，這些鋼球被嵌入一種固體金屬基體中，這種獨特的組合使 CMF 在吸收壓縮力方面顯得格外強大，並且相較於傳統金屬如鋼，提供了更優越的高熱絕緣性能。在這項新研究中，研究人員使用了由鋼球組成的 CMF，以鋼基體來測試其在極端條件下的性能，該設計提供了高強度與低重量的比率。
這些樣品的測試包括在三種不同的溫度下進行重複的壓縮負載：室溫 73.4 華氏度（23 攝氏度）、752 華氏度（400 攝氏度）以及極端的 1,112 華氏度（600 攝氏度）。CMF 在 752 華氏度（400 攝氏度）下顯示出了卓越的疲勞抗力。在測試中，該材料經受了超過 130 萬次的重複應力循環，負載在 6 和 60 兆帕（MPa）之間交替。即使在極端的 1,112 華氏度（600 攝氏度）下，該材料在 4.6 和 46 MPa 之間的負載循環下也能持續超過 120 萬次而沒有任何失效跡象。由於時間限制，研究人員在高溫測試中停止了測試，這意味著 CMF 的真正疲勞極限可能更高。
Rabiei 表示，了解在壓縮-壓縮疲勞環境中，固體不鏽鋼的疲勞壽命隨著溫度從室溫升高到 400 攝氏度和 600 攝氏度而顯著減少，這些結果實在是相當驚人。她補充說，研究結果顯示，鋼-鋼 CMF 的疲勞壽命並未減少，這種輕量材料在高溫循環負載的極端環境中表現出色。CMF 在極端條件下的可靠性對於那些設備故障可能影響公共健康和安全的應用至關重要。此外，CMF 在高溫環境下的性能超越了固體不鏽鋼。
這項研究的初衷是開發一種材料，以改善危險材料運輸的安全性和效率。測試展示了該材料在高壓和高熱的要求應用中的潛力，這些應用通常需要長時間的運行壽命。研究人員計劃與業界合作，探索和開發 CMF 的眾多潛在應用。CMF 的輕便、強度和耐熱性使其在航空器機翼、車輛裝甲以及安全儲存和運輸核能、危險和其他熱敏感材料等多種應用中極具前景。研究結果已發表在《材料科學期刊》中。
