Mnogo cenosfera, mnogo primjena

Iako možda ne znate, moderni svijet ima mnogo razloga da bude zahvalan cenosferama.

Malo ljudi zna za njihovo postojanje, još manje ljudi zna odakle su. Iako će brzi pogled na Wikipediju, izvor svih izvora, neupućenima reći da je „cenosfera lagana, inertna, šuplja sfera napravljena uglavnom od silicija i aluminijevog oksida, ispunjena zrakom ili inertnim plinom, koji se obično proizvodi kao nusprodukt sagorijevanja uglja u termoelektranama. Boja cenosfera varira od sive do gotovo bijele, a njihova gustoća je oko 0,4–0,8 g/cm3 (0,014–0,029 lb/cu in), što im daje veliku plovnost.“

Međutim, to malo opisuje pravu ljepotu ovih sićušnih, ali moćnih kuglica pepela. Jer njihova prava snaga leži u raznolikosti njihove upotrebe. Kako navodi francuski industrijski časopis Industrie & Technologies, „Zbog svoje niske gustoće, male veličine, sfernog oblika, mehaničke čvrstoće, visoke temperature topljenja, hemijske inercije, izolacijskih svojstava i niske poroznosti, mikrosfere [poznate i kao cenosfere] nalaze širok spektar primjene u industriji. Posebno su [idealne] za ojačavanje materijala ili davanje svojstava otpornosti na koroziju, ili toplotne i zvučne izolacije premazima ili bojama. Mogu se opisati kao multifunkcionalna punila i dobro se integriraju u smole i veziva poput termoplastike i termoreaktivnih materijala.“

Cenosfere u bojama i premazima

Postoji mnogo upotreba cenosfera u industriji boja i industrijskih premaza, zbog dodatnih kvaliteta koje pružaju. Na primjer, cenosfere se često koriste u premazima za kontrolu infracrvenog zračenja, što tim premazima daje prednost u odnosu na one koji samo pokušavaju ograničiti toplinsku provodljivost.

U međuvremenu, stručnjaci za premaze u kompaniji Petra Buildcare Products objašnjavaju kako cenosfere „... poboljšavaju kvalitet boje poboljšavajući volumen i gustoću proizvoda. Nakon nanošenja na zid, keramičke kuglice se obično skupljaju, stvarajući tako čvrsto zbijeni film na zidu.“

Cenosfere u sintaktičkim pjenama

Cenosfere se često koriste za izradu 'sintaktičkih pjena'. To su specijalizirane čvrste tvari koje koriste cenosfere kao punilo kako bi pružile brojne prednosti, od niže cijene, do dodatne čvrstoće, zvučne izolacije, uzgona i toplinske zaštite.

Stručnjaci u kompaniji Engineered Syntactic Systems opisuju sintaktičku pjenu na sljedeći način;

„Sintaktički“ dio odnosi se na uređenu strukturu koju pružaju šuplje sfere. Termin „pjena“ odnosi se na ćelijsku prirodu materijala. Zahvaljujući svojim jedinstvenim svojstvima visoke čvrstoće pri niskoj gustoći, sintaktička pjena se široko koristi u podmorskim primjenama u području uzgona. Sintaktički materijali su otporni na kombinovani učinak hidrostatičkog pritiska i dugotrajnog izlaganja, što ih čini idealnim za okeanske projekte kao što su plovaci za kablove i tvrde lopte te podrška za instrumentaciju. Također pružaju čvrstoću i strukturni integritet uz znatno manju težinu po volumenu od većine tradicionalnih materijala, što ih čini atraktivnim izborom u mnogim odbrambenim i građevinskim primjenama.“

Cenosfere u bušenju nafte

Za dokaz nepoznate važnosti cenosfera, ne morate tražiti dalje od vitalne uloge koju igraju u naftnoj industriji. Jer, iako svi znaju o važnosti nafte u modernom svijetu, malo je poznata činjenica da se cenosfere, kako navodi francuski industrijski časopis Industrie & Technologies, „...već nekoliko godina koriste u oblasti bušenja nafte za smanjenje gustine cementne paste od nafte bez povećanja sadržaja vode.“

Cenosfere u plastici i polimerima

Cenosfere se također koriste u proizvodnji plastike i polimera, jer njihov oblik ili čvrstoća koji se mogu preoblikovati pomažu u izbjegavanju skupljanja termoplastike i termoreaktivne plastike.

Također se koriste u modernim kompozitima u automobilskoj industriji. Na primjer, Chevrolet Corvette iz 2016. godine sadrži „smjesu za lijevanje u kojoj staklene mikrosfere zamjenjuju punilo od kalcijevog karbonata i smanjuju težinu modela Stingray Coupe za 9 kg.“ Potpredsjednik proizvođača, Continental Structural Plastics Inc., Probir Guha, objašnjava razlog za uključivanje cenosfera u kompozit rekavši da „tipična SMC formula za ovu vrstu primjene u vozilu sadrži 20% volumena ojačanja od staklenih vlakana, 35% smole i 45% punila, obično kalcijevog karbonata“, dodajući da je „ova nova SMC [smjesa za lijevanje u obliku ploča] cjenovno konkurentna aluminijumu.“

Cenosfere u betonu

Godinama su cenosfere bile koristan dodatak betonu, pružajući dodatnu čvrstoću i/ili zvučnu izolaciju, a istovremeno smanjujući gustoću. Jeff Girard, predsjednik Instituta za betonske ploče, objašnjava ove prednosti rekavši: „U teoriji, cenosfere mogu zamijeniti dio pijeska normalne težine koji se koristi u betonu. Cenosfere imaju gustoću koja je manja od vode (u prosjeku 0,7 u odnosu na 1,0 kod vode); čestice kvarcnog pijeska obično imaju gustoću od oko 2,65. To znači da 1 funta cenosfera zauzima istu apsolutnu zapreminu kao oko 3,8 funti pijeska.“

Industrie & Technologies također navodi upotrebu cenosfera kao sredstva za smanjenje buke, navodeći da se „[Cenosfere koriste] u građevinskim materijalima za olakšavanje betona, uz održavanje tlačne čvrstoće od 30 MPa pri gustoći od 1,6 T/m3, poboljšavajući njihovu nepropusnost i smanjujući prijenos zvuka. Na primjer, Naučno-tehnički centar primijenjenih nanotehnologija u Sankt Peterburgu (STCAN) uključen je u izgradnju mostova s ​​takvim betonom u Rusiji [za tišu površinu ceste]. Cenosfere se također koriste za poboljšanje toplinskih i zvučnoizolacijskih svojstava žbuka, mortova i gipsa, koji se koriste za zidove, podove i stropove. Dodavanje 40% volumena cenosfera prepolovljuje koeficijent prijenosa buke.“

Cenosfere u farmaceutskim proizvodima

Cenosfere se već dugi niz godina koriste u farmaceutskoj industriji, jer male kuglice mogu djelovati kao gotovo savršen transportni uređaj kada su obložene lijekovima. Osim toga, kako navodi francuski industrijski časopis Industrie & Technologies, „Cenosfere prekrivene srebrnim oksidom mogu se, na primjer, integrirati u zavoje kako bi se ubrzalo zacjeljivanje rana.“

Cenosfere u naprednim industrijama

Provodi se mnogo istraživanja kako bi se otkrile nove upotrebe ovog svestranog nusproizvoda. Na primjer, razvijaju se novi katalizatori za proces oksidacije metana korištenjem magnetskih cenosfera.

Cenosfere se također koriste u razvoju metalnih matričnih kompozita (MMC), raznih materijala koji pokušavaju kombinirati visoku apsorpciju energije, otpornost na udarce i nisku gustoću sfera s kvalitetama drugih tvari. Drugi, poput Paula Biju-Duvala s Tehnološkog instituta Georgia sa sjedištem u Atlanti, naporno su radili na razvoju građevinskih materijala bez cementa. Njegov rad se nastavlja, dodajući mješavini cenosfera predmete poput bambusa i metalnih cijevi kao sredstvo za pronalaženje alternativnih, jeftinijih, jačih i ekološki prihvatljivijih metoda gradnje.

U međuvremenu, Institut za hemiju i hemijsku tehnologiju Ruske akademije nauka u Krasnojarsku proučava načine na koje bi se cenosfere mogle koristiti u katalitičkim transformacijama. Dok BAE systems pokušava koristiti cenosfere u bojama kao sredstvo za podršku nevidljivosti u infracrvenom spektru, omogućavajući tako vojnim letjelicama da imaju "ogrtače nevidljivosti".

S tako širokim rasponom upotreba, i još širim rasponom potencijalnih upotreba, ne čudi zašto interes za cenosfere raste. Sve dok proizvođači proizvoda traže lagana punila, poboljšane sisteme za isporuku lijekova, poboljšane premaze, zamjene za cement i kompozitne aditive, postojat će potreba za cenosferama. Osim toga, s povećanim istraživanjem novih upotreba za ove svestrane sfere, samo će vrijeme pokazati gdje leži budućnost cenosfera.