美國杜克大學工程系有一位叫富蘭克林科克斯的工程學教授,是研究金屬材料的行家。大多數人對金屬的密度或比重的認識都比較膚淺，以為就是一種物理效能,也就表示誰輕誰重而已。密度大的就重,像鉛。密度小的就輕,像鋁。但科克斯對密度或比重的認識卻比別人要深。
他對比了各種金屬的密度和它們的化學性質後，意外地發現,金屬的密度或比重和其化學活性有密切的關係。即金屬的密度越小,它的化學活性就越大。比如鋰，是金屬中密度最小的,每立方厘米才0.534克,比水還輕。因此特別活潑,在室溫下就能和空氣中的氧、氮起猛烈反應,所以必須儲存在凡士林或石蠟中。鎂也是輕金屬,比重只有0.74,鎂粉用一根火柴就能點著。至於鈉和鉀,比鎂還不安分,在空氣中不點就能著火,因為鈉的比重是0.971,鉀的比重是0.86,平時必須儲存在煤油中。而鉑、金、銥、鋨等貴金屬的比重大(分別為21.4519.3、22.42、22.25),因此在空氣中非常穩定。像鉑,在硫酸、鹽酸、硝酸中都能“游泳”。
科克斯經過多年研究,在1963年宣佈發現了這個並不深奧但卻被許多人視而不見的規律。由於這個規律的確算不上重要和深奧,在當時也沒發現有什麼特殊實用價值,人們也並不重視。但到了90年代,科克斯冒出了一個新思想。因為在航天領域中,為節省燃料和各種費用總希望質輕結實的材料。像鋰鎂等金屬比重雖輕,但在地面上使用有許多不足,尤其是做結構材料幾乎不可能。因為它們太活潑,易氧化著火。但它們在太空中卻大有用武之地,因為在太空中沒有地球上引起鏽蝕和化學反應的空氣,那裡幾乎是真空。
於是,科克斯決定對這些輕金屬進行“改造”。他知道塑膠如果進行泡沫化,可以使密度成倍成倍地降低。變成很輕但很有用的泡沫塑膠。如果把這些金屬也變成泡沫金屬,它們的密度也會變得更小,小到可以在水中浮起來,但化學性質是否會變得穩定一些呢?
1991年,科克斯利用“哥倫比亞”號太空梭進行了一次在微重力條件(即失重狀態)下製造泡沫金屬的實驗。他設計了一個石英瓶,把鋰、鎂、鋁、鈦等輕金屬放在一個容器內,用太陽能將這些金屬熔化成液體。然後在熔化的金屬中充進氫氣,使金屬產生大量氣泡。這個過程有點像用小管往肥皂水中吹氣,會產生大量泡沫一樣金屬冷凝後就形成到處是微孔的泡沫金屬。
有人會問,這種泡沫金屬能做結構材料嗎?這一點用不著擔心。實驗證明,用泡沫金屬做成的梁比同樣重量的實心梁剛性高得多。因為泡沫使材料的體積大大擴張,獲得了更大的橫截面,因此用泡沫金屬製造的飛行器,可以把總重量降低一半左右。
用泡沫金屬建立空間站還有一個優點，即當空間站結束其使命時,可以讓它們重返大氣,它們將在大氣層中迅速徹底燃燒化成氣體,減少空間垃圾。
