على الرغم من أنك قد لا تعرف ذلك، فإن العالم الحديث لديه العديد من الأسباب التي تجعله ممتنًا للمساحات السينوسفيرية.
قليل من الناس يعرفون عن وجودهم، وعدد أقل من الناس يعرفون من أين أتوا. على الرغم من أن إلقاء نظرة سريعة على ويكيبيديا، مصدر جميع المصادر، سيخبر غير المطلعين أن "الغلاف السينوسفيري هو عبارة عن كرة مجوفة خفيفة الوزن وخاملة مصنوعة إلى حد كبير من السيليكا والألومينا ومليئة بالهواء أو الغاز الخامل، ويتم إنتاجها عادة كمنتج ثانوي من حرق الفحم في محطات الطاقة الحرارية. يختلف لون الأغلفة السينوسفيرية من الرمادي إلى الأبيض تقريبًا وتبلغ كثافتها حوالي 0.4–0.8 جم/سم3 (0.014–0.029 رطل/متر مكعب)، مما يمنحها قدرة كبيرة على الطفو.
ومع ذلك، فإن هذا لا يكفي لوصف الجمال الحقيقي لهذه الكرات الصغيرة والقوية من الرماد المتطاير. لأن قوتها الحقيقية تكمن في تنوع استخدامها. وكما ذكرت مجلة الصناعة الفرنسية، Industrie & Technologies، "بسبب كثافتها المنخفضة، وصغر حجمها، وشكلها الكروي، وقوتها الميكانيكية، ودرجة حرارة الانصهار العالية، والقصور الذاتي الكيميائي، وخصائص العزل والمسامية المنخفضة، تجد الكرات المجهرية [المعروفة أيضًا باسم cenospheres] مكانًا مناسبًا" مجموعة واسعة من التطبيقات في الصناعة. على وجه الخصوص، [إنها مثالية] لتعزيز المواد أو نقل خصائص مقاومة التآكل، أو العزل الحراري والصوتي للطلاءات أو الدهانات. يمكن وصفها بأنها حشوات متعددة الوظائف وتتكامل بشكل جيد في الراتنجات والمواد الرابطة مثل اللدائن الحرارية والتصلد بالحرارة.
سينوسفير في الدهانات والطلاءات
هناك العديد من الاستخدامات للسينوسفير في صناعة الطلاء والطلاء الصناعي، نظرًا للصفات الإضافية التي توفرها. على سبيل المثال، غالبًا ما تُستخدم الغلافات السينوسفيرية في الطلاءات للتحكم في الأشعة تحت الحمراء، مما يمنح تلك الطلاءات ميزة على تلك التي تحاول فقط الحد من التوصيل الحراري.
وفي الوقت نفسه، يشرح خبراء الطلاء في شركة Petra Buildcare Products، كيف تعمل السينوسفيرات على تحسين جودة الطلاء من خلال تحسين حجم المنتج وكثافته. بعد وضعها على الحائط، تميل خرزات السيراميك إلى الانكماش مما يؤدي إلى إنشاء طبقة محكمة بإحكام على الحائط.
Cenospheres في الرغاوي النحوية
غالبًا ما تُستخدم السينوسفيرات لصنع "الرغاوي النحوية". هذه عبارة عن مواد صلبة متخصصة تستخدم الغلاف الجوي كحشوة لتوفير أي عدد من المزايا، بدءًا من التكلفة المنخفضة وحتى القوة الإضافية وعزل الصوت والطفو والحماية الحرارية.
يصف الخبراء في الأنظمة النحوية الهندسية الرغوة النحوية على النحو التالي؛
"يشير الجزء "النحوي" إلى البنية المنظمة التي توفرها المجالات المجوفة. يتعلق مصطلح "الرغوة" بالطبيعة الخلوية للمادة. بفضل خصائصها الفريدة ذات القوة العالية عند الكثافة المنخفضة، أصبحت الرغوة النحوية مستخدمة على نطاق واسع في تطبيقات الطفو تحت سطح البحر. المواد النحوية مقاومة للتأثير المشترك للضغط الهيدروستاتيكي والتعرض طويل الأمد مما يجعلها مثالية لمشاريع المحيطات مثل عوامات الكابلات والكرة الصلبة ودعم الأجهزة. كما أنها توفر القوة والسلامة الهيكلية بوزن أقل بكثير لكل حجم من معظم المواد التقليدية مما يجعلها خيارًا جذابًا في العديد من تطبيقات الهندسة الدفاعية والمدنية.
Cenospheres في التنقيب عن النفط
لإثبات الأهمية غير المعروفة للمجالات السينوسفيرية، لا تحتاج إلى النظر أبعد من الدور الحيوي الذي تلعبه في صناعة النفط. لأنه في حين أن الجميع يعرف أهمية النفط في العالم الحديث، إلا أنه من الحقائق غير المعروفة أن الغلاف الجوي قد، كما ذكرت مجلة الصناعة الفرنسية، Industrie & Technologies، "... تم استخدامه لعدة سنوات في مجال التنقيب عن النفط من أجل تقليل كثافة عجينة الأسمنت البترولي دون زيادة محتوى الماء.
Cenospheres في البلاستيك والبوليمرات
تستخدم السينوسفيرات أيضًا في صناعة المواد البلاستيكية والبوليمرات، حيث يساعد شكلها أو قوتها القابلة لإعادة التشكيل على تجنب الانكماش في اللدائن الحرارية واللدائن المتصلدة بالحرارة.
كما أنها تستخدم في المواد المركبة الحديثة في صناعة السيارات. على سبيل المثال، تحتوي سيارة شيفروليه كورفيت 2016 على "مركب قولبة للصفائح حيث تحل الكرات الزجاجية الدقيقة محل حشو كربونات الكالسيوم وتخفض 20 رطلاً [9 كجم] من وزن طراز ستينغراي كوبيه للسيارة الرياضية". يشرح نائب رئيس الشركة المصنعة، شركة Continental Structural Plastics Inc.، Probir Guha، سبب إدراج الغلاف الجوي في المركب، قائلاً إن "صيغة SMC النموذجية لهذا النوع من تطبيقات المركبات تشتمل على 20٪ من حجم الزجاج تقوية الألياف، 35% راتينج و45% حشو، عادة ما تكون كربونات الكالسيوم"، مضيفًا أن "مركب صب الصفائح الجديد هذا تنافسي من حيث التكلفة مع الألومنيوم".
سينوسفير في الخرسانة
لسنوات عديدة، كانت السينوسفير مادة مضافة مفيدة للخرسانة، حيث توفر قوة إضافية و/أو عزلًا للصوت، مع تقليل الكثافة أيضًا. يشرح جيف جيرار، رئيس معهد كونترتوب الخرسانة، هذه المزايا، قائلاً: "من الناحية النظرية، يمكن أن تحل السينوسفير محل بعض الرمال ذات الوزن الطبيعي المستخدمة في الخرسانة. تتمتع الكريات الوسطى بكثافة أقل من كثافة الماء (بمتوسط 0.7 مقابل 1.0 للماء)؛ تبلغ كثافة جزيئات رمل الكوارتز عادة حوالي 2.65. وهذا يعني أن رطلًا واحدًا من الكريات السينوسفيرية يشغل نفس الحجم المطلق الذي يبلغ حوالي 3.8 رطل. من الرمال."
تحدد شركة Industrie & Technologies أيضًا استخدام السينوسفير كوسيلة لخفض التلوث الضوضائي، مشيرة إلى أنه "[تُستخدم السينوسفير] في مواد البناء لتفتيح الخرسانة، مع الحفاظ على قوة ضغط تبلغ 30 ميجا باسكال عند كثافة 1.6 طن / م 3 وتحسين إحكامها وتقليل انتقال الصوت. على سبيل المثال، يشارك مركز سانت بطرسبرغ العلمي والتقني لتقنيات النانو التطبيقية (STCAN) في بناء الجسور بمثل هذه الخرسانة في روسيا، [من أجل سطح طريق أكثر هدوءًا]. تُستخدم السينوسفيرات أيضًا لتحسين خصائص العزل الحراري والصوتي للجص والملاط والجص المستخدم في الجدران والأرضيات والأسقف. إن إضافة 40٪ من الكرات السينوسفيرية الحجمية يؤدي إلى خفض معامل نقل الضوضاء إلى النصف.
سينوسفير في المستحضرات الصيدلانية
تم استخدام السينوسفير في صناعة الأدوية لسنوات عديدة، حيث يمكن أن تعمل الكرات الصغيرة كجهاز نقل شبه مثالي عند تغليفها بالأدوية. بالإضافة إلى ذلك، وكما لاحظت مجلة الصناعة الفرنسية، إندستري آند تكنولوجيز، "على سبيل المثال، يمكن دمج السينوسفيرات المغطاة بأكسيد الفضة في الضمادات من أجل تسريع عملية التئام الجروح".
Cenospheres في الصناعات المتقدمة
يتم إجراء قدر كبير من الأبحاث لاكتشاف استخدامات جديدة لهذا المنتج الثانوي متعدد الاستخدامات. على سبيل المثال، يجري تطوير محفزات جديدة لعملية أكسدة الميثان باستخدام الأغلفة المغناطيسية.
يتم أيضًا استخدام السينوسفير في تطوير مركبات المصفوفة المعدنية (MMC)، وهي مجموعة متنوعة من المواد التي تحاول الجمع بين امتصاص الطاقة العالية، ومقاومة الصدمات، والكثافة المنخفضة للمجالات مع خصائص المواد الأخرى. وقد عمل آخرون، مثل بول بيجو دوفال من معهد جورجيا للتكنولوجيا ومقره في أتلانتا، بجد في تطوير مواد البناء الخالية من الأسمنت. يستمر عمله، مضيفًا إلى مزيج الغلاف الجوي، عناصر مثل الخيزران والأنابيب المعدنية كوسيلة لإيجاد طرق بناء بديلة وأرخص وأقوى وأكثر صداقة للبيئة.
وفي الوقت نفسه، يدرس معهد الكيمياء والتكنولوجيا الكيميائية التابع للأكاديمية الروسية للعلوم في كراسنويارسك الطرق التي يمكن من خلالها استخدام السينوسفير في التحولات التحفيزية. بينما تحاول أنظمة BAE استخدام الغلاف الجوي في الطلاء كوسيلة لدعم الاختفاء في طيف الأشعة تحت الحمراء، وبالتالي تمكين المركبات العسكرية من الحصول على "عباءات الاختفاء".
مع هذا النطاق الواسع من الاستخدامات، ونطاق أوسع من الاستخدامات المحتملة، فلا عجب في تزايد الاهتمام بالمجالات السينوسفيرية. وطالما أن مطوري المنتجات يبحثون عن مواد حشو خفيفة الوزن، وأنظمة محسنة لتوصيل الأدوية، وطلاءات محسنة، وبدائل الأسمنت، والمواد المضافة المركبة، فستكون هناك حاجة إلى سينوسفيرات. بالإضافة إلى زيادة الأبحاث حول الاستخدامات الجديدة لهذه المجالات المتنوعة، فإن الوقت وحده هو الذي سيحدد أين يكمن مستقبل الأغلفة السينوسفيرية.
وقت النشر: 28 ديسمبر 2021