CMF thường bao gồm những hình cầu rỗng được làm từ một loại kim loại, như thép không gỉ hay titan, được nhúng vào một ma trận kim loại rắn được làm từ thép, titan, nhôm hay các hợp kim kim loại khác. Chúng giống như một thanh sô cô la Aero, nếu nó được làm từ kim loại thay vì sô cô la. Một trong những đặc điểm bán chạy nhất của chúng là chúng có trọng lượng nhẹ hơn kim loại rắn thông thường, trong khi có độ bền tương đương. Trong những năm qua, chúng còn được phát hiện có thể chống đạn, chống bức xạ, và cách nhiệt chống nhiệt độ cao.

Tuy nhiên, để thực hiện nhiều ứng dụng này, các nhà sản xuất cần phải hàn nhiều thành phần CMF lại với nhau. Và điều đó đã gây ra một vấn đề.

“Việc hàn nhiệt truyền thống sử dụng một chất đầy để nối hai miếng kim loại,” Afsaneh Rabiei, tác giả phụ trách của một bài báo về nghiên cứu mới và giáo sư kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ tại Đại học North Carolina State, nói. “Điều này gây ra vấn đề, bởi vì kim loại được nóng chảy để nối hai miếng CMF là rắn, nên nó thiếu những tính chất mong muốn của CMF ở hai bên của nó. Ngoài ra, bất kỳ loại hàn nào sử dụng nhiệt trực tiếp để nóng chảy kim loại đều làm cho một số lỗ hổng trong CMF bị lấp đầy, làm suy giảm tính chất của nó. Nói ngắn gọn, điều đó có nghĩa là hầu hết các hình thức hàn truyền thống không hoạt động tốt với vật liệu xốp kim loại.”

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã tìm ra một hình thức hàn hoạt động rất tốt. Nó được gọi là hàn nhiệt từ, và nó sử dụng một cuộn dây nhiệt để tạo ra một trường từ trường có tần số cao làm nóng kim loại để hàn.

“Vì CMF chỉ có 30-35% kim loại, trường từ trường có thể xuyên sâu vào vật liệu - cho phép hàn tốt,” Rabiei nói. “Những lỗ hổng chiếm 65-70% còn lại của CMF phục vụ làm chất cách nhiệt cho vật liệu chống lại nhiệt. Điều này cho phép hàn nhiệt từ nóng lên vùng cần thiết để nối hai miếng CMF, nhưng ngăn nhiệt lan ra khỏi điểm hàn.”

“Đây là một bước tiến quan trọng, bởi vì các tính chất của CMF làm cho nó hấp dẫn cho nhiều ứng dụng khác nhau, nhưng việc có một phương pháp hàn các thành phần CMF mà không làm suy giảm các tính chất làm cho nó hấp dẫn ban đầu là rất cần thiết,” Rabiei nói.

Một bài báo về nghiên cứu này đã được công bố gần đây trong tạp chí Advanced Engineering Materials.