Även om du kanske inte vet det, har den moderna världen många skäl att vara tacksam för cenosfärer.
Få människor känner till deras existens, ännu färre människor vet var de kommer ifrån. Även om en snabb blick på Wikipedia, källan till alla källor, kommer att informera de oinformerade att "En cenosfär är en lätt, inert, ihålig sfär gjord till stor del av kiseldioxid och aluminiumoxid och fylld med luft eller inert gas, vanligtvis producerad som en biprodukt av kolförbränning vid värmekraftverk. Färgen på cenosfärerna varierar från grå till nästan vita och deras densitet är cirka 0,4–0,8 g/cm3 (0,014–0,029 lb/cu in), vilket ger dem bra flytkraft.”
Det gör dock lite för att beskriva den sanna skönheten hos dessa små, men ändå kraftfulla, bollar av flygaska. För deras verkliga styrka ligger i mångfalden av deras användning. Som den franska industritidningen Industrie & Technologies säger: "På grund av deras låga densitet, ringa storlek, sfäriska form, mekaniska hållfasthet, höga smälttemperatur, kemiska tröghet, isolerande egenskaper och låga porositet, hittar mikrosfärer [även kända som cenosfärer] en brett utbud av tillämpningar inom industrin. I synnerhet [de är idealiska] för att förstärka material eller ge egenskaper av motståndskraft mot korrosion, eller värme- och ljudisolering till beläggningar eller färger. De kan beskrivas som multifunktionella fyllmedel och integreras väl i hartser och bindemedel som termoplaster och härdplaster.”
Cenosfärer i färger och beläggningar
Det finns många användningsområden för cenosfärer inom färg- och industriell beläggningsindustrin, på grund av de ytterligare egenskaper de ger. Till exempel används cenosfärer ofta i beläggningar för att kontrollera infraröd strålning, vilket ger dessa beläggningar en fördel jämfört med de som bara försöker begränsa värmeledningsförmågan.
Samtidigt förklarar beläggningsexperter på Petra Buildcare Products hur cenosfärer, "... förbättrar kvaliteten på färgen genom att förbättra volymen och densiteten hos produkten. Efter applicering på väggen tenderar de keramiska pärlorna att krympa och därigenom skapa en tätt packad film på väggen."
Cenosfärer i syntaktiska skum
Cenosfärer används ofta för att göra "syntaktiska skum". Dessa är specialiserade fasta ämnen som använder cenosfärer som fyllmedel för att ge ett antal fördelar, från lägre kostnad, till ökad styrka, ljudisolering, flytkraft och termiskt skydd.
Experter på Engineered Syntactic Systems beskriver syntaktisk skum enligt följande;
"Den 'syntaktiska' delen hänvisar till den ordnade strukturen som tillhandahålls av de ihåliga sfärerna. Termen "skum" hänför sig till materialets cellulära natur. Tack vare dess unika egenskaper med hög hållfasthet vid låg densitet har syntaktisk skum blivit allmänt använt i undervattens flytkraftsapplikationer. Syntaktiska material är motståndskraftiga mot den kombinerade effekten av hydrostatiskt tryck och långvarig exponering, vilket gör dem idealiska för oceanvandringsprojekt som kabel- och hardballflottor och instrumenteringsstöd. De ger också styrka och strukturell integritet till en betydligt lägre vikt per volym än de flesta traditionella material, vilket gör dem till ett attraktivt val i många försvars- och anläggningstillämpningar."
Cenosfärer vid petroleumborrning
För att bevisa den okända betydelsen av cenosfärer behöver du inte leta längre än den avgörande roll de spelar i petroleumindustrin. För medan alla vet om vikten av olja i den moderna världen, är det ett lite känt faktum att cenosfärer har, som den franska industritidningen, Industrie & Technologies, säger, "...använts i flera år inom området för oljeborrning för att minska densiteten hos en petroleumcementpasta utan att öka vattenhalten."
Cenosfärer i plaster och polymerer
Cenosfärer har också en användning vid tillverkning av plaster och polymerer, eftersom deras omformbara form eller styrka hjälper till att undvika krympning i termoplaster och härdplaster.
De används också i moderna kompositer inom bilindustrin. Till exempel, 2016 Chevrolet Corvette innehåller en "plåtformningsmassa där glasmikrosfärer ersätter kalciumkarbonatfyllmedel och rakar 9 kg av sportbilens Stingray Coupe modellvikt." Tillverkarens vice VD, Continental Structural Plastics Inc., Probir Guha, förklarar anledningen till införandet av cenosfärer i kompositen, genom att säga att "den typiska SMC-formeln för denna typ av fordonstillämpning omfattar 20 volymprocent glas fiberförstärkning, 35 % harts och 45 % fyllmedel, vanligtvis kalciumkarbonat”, och tillägger att ”Denna nya SMC [plåtformningsmassa] är kostnadskonkurrenskraftig med aluminium.”
Cenosfärer i betong
I flera år har cenosfärer varit en användbar tillsats till betong, som ger extra styrka och/eller ljudisolering, samtidigt som den sänker densiteten. Jeff Girard, ordförande vid The Concrete Countertop Institute, förklarar dessa fördelar och säger: "I teorin kan cenosfärer ersätta en del av den normalviktiga sanden som används i betong. Cenosfärer har en densitet som är mindre än vatten (i genomsnitt 0,7 mot vattens 1,0); Kvartssandpartiklar har typiskt en densitet av ca 2,65. Detta betyder att 1 pund cenosfärer tar upp samma absoluta volym som cirka 3,8 lbs. av sand."
Industrie & Technologies beskriver också användningen av cenosfärer som ett sätt att sänka buller, och anger att "[Cenosfärer används] i byggmaterial för att lätta upp betong, samtidigt som en tryckhållfasthet på 30 MPa bibehålls vid en densitet på 1,6 T/m3 , förbättrar deras täthet och minskar deras ljudöverföring. Till exempel är St. Petersburg Scientific and Technical Center of Applied Nanotechnologies (STCAN) involverat i att bygga broar med sådan betong i Ryssland, [för en tystare vägyta]. Cenosfärer används också för att förbättra värme- och ljudisoleringsegenskaperna hos gips, murbruk och gips, som används för väggar, golv och tak. Ett tillägg av 40 volymprocent cenosfärer halverar brusöverföringskoefficienten."
Cenospheres in Pharmaceuticals
Cenosfärer har använts inom läkemedelsindustrin i många år, eftersom de små bollarna kan fungera som en nästan perfekt transportanordning när de beläggs med läkemedel. Dessutom, som den franska industritidningen, Industrie & Technologies, noterar, "Cenosfärer täckta med silveroxid kan till exempel integreras i förband för att påskynda sårläkning."
Cenosfärer i avancerade industrier
En hel del forskning bedrivs för att upptäcka nya användningsområden för denna mångsidiga biprodukt. Till exempel utvecklas nya katalysatorer för metanoxidationsprocessen med hjälp av magnetiska cenosfärer.
Cenosfärer används också i utvecklingen av metallmatriskompositer (MMC), en mängd olika material som försöker kombinera sfärernas höga energiabsorption, slaghållfasthet och låga densitet med andra ämnens egenskaper. Andra, som Paul Biju-Duval från Georgia Institute of Technology med säte i Atlanta, har arbetat hårt med utvecklingen av cementfria byggmaterial. Hans arbete fortsätter och lägger till en cenosfärblandning med föremål som bambu och metallrör som ett sätt att hitta alternativa, billigare, starkare och mer miljövänliga konstruktionsmetoder.
Samtidigt studerar Institutet för kemi och kemisk teknik vid den ryska vetenskapsakademin i Krasnoyarsk hur cenosfärer kan användas i katalytiska transformationer. Medan BAE-system försöker använda cenosfärer i färg som ett sätt att stödja osynlighet i det infraröda spektrumet, vilket gör det möjligt för militära farkoster att ha "osynlighetskappor".
Med ett så brett användningsområde, och ett ännu bredare utbud av potentiella användningsområden, är det inte konstigt varför intresset för cenosfärer växer. Så länge produktutvecklare letar efter lättviktsfyllmedel, förbättrade läkemedelstillförselsystem, förbättrade beläggningar, cementersättningsmedel och komposittillsatser, kommer det att finnas ett behov av cenosfärer. Plus med ökad forskning om nya användningsområden för dessa mångsidiga sfärer, då kommer bara tiden att utvisa var framtiden för cenosfärerna ligger.
Posttid: 2021-12-28