Много ценосфери, много приложения

Въпреки че може би не го знаете, съвременният свят има много причини да бъде благодарен за ценосферите.

Малко хора знаят за тяхното съществуване, още по-малко хора знаят откъде са. Въпреки че един бърз поглед към Уикипедия, източникът на всички източници, ще информира неинформираните, че „ценосферата е лека, инертна, куха сфера, изработена предимно от силициев диоксид и алуминиев оксид и запълнена с въздух или инертен газ, обикновено произведен като страничен продукт от изгарянето на въглища в топлоелектрическите централи. Цветът на ценосферите варира от сив до почти бял, а плътността им е около 0,4–0,8 g/cm3 (0,014–0,029 lb/cu in), което им придава голяма плаваемост.“

Това обаче не описва истинската красота на тези малки, но мощни топчета от летяща пепел. Защото истинската им сила се крие в разнообразието от приложения. Както се посочва във френското индустриално списание „Industrie & Technologies“: „Поради ниската си плътност, малкия си размер, сферичната си форма, механичната си якост, високата температура на топене, химическата инерция, изолационните свойства и ниската си порьозност, микросферите [известни също като ценосфери] намират широк спектър от приложения в промишлеността. По-специално, [те са идеални] за подсилване на материали или придаване на свойства на устойчивост на корозия, или топло- и звукоизолация на покрития или бои. Те могат да бъдат описани като многофункционални пълнители и се интегрират добре в смоли и свързващи вещества, като термопласти и термореактивни материали.“

Ценосфери в бои и покрития

Има много приложения на ценосферите в индустрията за бои и индустриални покрития, поради допълнителните качества, които те предоставят. Например, ценосферите често се използват в покрития за контрол на инфрачервеното лъчение, което дава предимство на тези покрития пред тези, които просто се опитват да ограничат топлопроводимостта.

Междувременно, експертите по покрития от Petra Buildcare Products обясняват как ценосферите „...подобряват качеството на боята, като подобряват обема и плътността на продукта. След нанасяне върху стената, керамичните перли са склонни да се свиват, като по този начин създават плътно опакован филм върху стената.“

Ценосфери в синтактични пени

Ценосферите често се използват за направата на „синтактични пени“. Това са специализирани твърди вещества, които използват ценосфери като пълнител, за да осигурят редица предимства, от по-ниска цена до допълнителна здравина, звукоизолация, плаваемост и термична защита.

Експерти от Engineered Syntactic Systems описват синтактичната пяна, както следва;

„Синтактичната“ част се отнася до подредената структура, осигурена от кухите сфери. Терминът „пяна“ се отнася до клетъчната природа на материала. Благодарение на уникалните си свойства за висока якост при ниска плътност, синтактичната пяна е широко използвана в приложения за подводна плаваемост. Синтактичните материали са устойчиви на комбинирания ефект на хидростатично налягане и дългосрочно излагане, което ги прави идеални за океански проекти, като например кабелни и твърди поплавъци и опори за инструменти. Те също така осигуряват здравина и структурна цялост при значително по-ниско тегло на обем от повечето традиционни материали, което ги прави привлекателен избор в много приложения в отбраната и гражданското строителство.“

Ценосфери при добиване на нефт

За доказателство за неизвестното значение на ценосферите, не е нужно да търсите повече, освен жизненоважната роля, която те играят в петролната индустрия. Защото, макар че всеки знае за значението на петрола в съвременния свят, малко известен факт е, че ценосферите, както се посочва във френското индустриално списание Industrie & Technologies, „...се използват от няколко години в областта на добива на нефт за намаляване на плътността на петролната циментова паста, без да се увеличава съдържанието на вода.“

Ценосфери в пластмаси и полимери

Ценосферите се използват и в производството на пластмаси и полимери, тъй като тяхната реформируема форма или здравина помагат да се избегне свиване на термопласти и термореактивни пластмаси.

Те се използват и в съвременните композити в автомобилната индустрия. Например, Chevrolet Corvette от 2016 г. съдържа „формовъчна смес за листове, в която стъклени микросфери заместват калциево-карбонатния пълнител и намаляват с 9 кг теглото на модела Stingray Coupe на спортния автомобил“. Вицепрезидентът на производителя Continental Structural Plastics Inc., Пробир Гуха, обяснява причината за включването на ценосфери в композита, като казва, че „типичната SMC формула за този тип приложение в превозни средства включва 20% обемни стъклени влакна, 35% смола и 45% пълнител, обикновено калциев карбонат“, добавяйки, че „Тази нова SMC [формовъчна смес за листове] е конкурентна по цена с алуминия“.

Ценосфери в бетон

В продължение на години ценосферите са полезна добавка към бетона, осигурявайки допълнителна здравина и/или звукоизолация, като същевременно намаляват плътността. Джеф Жирар, президент на Института за бетонни плотове, обяснява тези предимства, казвайки: „На теория ценосферите могат да заменят част от пясъка с нормално тегло, използван в бетона. Ценосферите имат плътност, която е по-малка от тази на водата (средно 0,7 спрямо 1,0 на водата); частиците кварцов пясък обикновено имат плътност около 2,65. Това означава, че 1 фунт ценосфери заема същия абсолютен обем като около 3,8 фунта пясък.“

„Индустрия и технологии“ също очертава използването на ценосфери като средство за намаляване на шумовото замърсяване, като заявява, че „[Ценосферите се използват] в строителни материали за олекотяване на бетона, като същевременно се поддържа якост на натиск от 30 MPa при плътност от 1,6 T/m3, подобрявайки тяхната херметичност и намалявайки звукопреминаването им. Например, Санктпетербургският научно-технически център по приложни нанотехнологии (НТЦАН) участва в изграждането на мостове с такива бетони в Русия [за по-тиха пътна настилка]. Ценосферите се използват и за подобряване на топлоизолационните и звукоизолационните качества на мазилки, строителни разтвори и шпакловки, използвани за стени, подове и тавани. Добавянето на 40% обемни ценосфери намалява наполовина коефициента на шумопреминаване.“

Ценосфери във фармацевтичните продукти

Ценосферите се използват във фармацевтичната индустрия от много години, тъй като малките топчета могат да действат като почти перфектно транспортно устройство, когато са покрити с лекарства. Освен това, както отбелязва френското индустриално списание Industrie & Technologies, „Ценосферите, покрити със сребърен оксид, могат например да бъдат интегрирани в превръзки, за да се ускори заздравяването на рани.“

Ценосфери в напредналите индустрии

Провеждат се много изследвания за откриване на нови приложения на този многостранен страничен продукт. Например, разработват се нови катализатори за процеса на окисление на метан, използващи магнитни ценосфери.

Ценосферите се използват и в разработването на металоматрични композити (MMC) - разнообразие от материали, които се опитват да комбинират високата абсорбция на енергия, устойчивостта на удар и ниската плътност на сферите с качествата на други вещества. Други, като Пол Бижу-Дювал от Технологичния институт на Джорджия, базиран в Атланта, са работили усилено в разработването на безциментни строителни материали. Неговата работа продължава, като към ценосферната смес добавя елементи като бамбук и метални тръби като средство за намиране на алтернативни, по-евтини, по-здрави и по-екологични строителни методи.

Междувременно Институтът по химия и химични технологии на Руската академия на науките в Красноярск изучава начини за използване на ценосфери в каталитични трансформации. BAE systems се опитва да използва ценосфери в боя като средство за поддържане на невидимост в инфрачервения спектър, като по този начин дава възможност на военните кораби да имат „мантии-невидимки“.

С толкова широк спектър от приложения и още по-широк спектър от потенциални приложения, не е чудно защо интересът към ценосферите нараства. Докато разработчиците на продукти търсят леки пълнители, подобрени системи за доставяне на лекарства, подобрени покрития, заместители на цимент и композитни добавки, ще има нужда от ценосфери. Освен това, с нарастващите изследвания на нови приложения на тези многофункционални сфери, само времето ще покаже къде е бъдещето на ценосферите.