Moltes cenosferes, moltes aplicacions

Tot i que potser no ho sabeu, el món modern té molts motius per estar agraït per les cenosferes.

Poca gent sap de la seva existència, i encara menys gent sap d'on són. Tot i que una ullada ràpida a la Viquipèdia, la font de totes les fonts, informarà els desinformats que "una cenosfera és una esfera lleugera, inert i buida feta principalment de sílice i alúmina i plena d'aire o gas inert, produïda normalment com a subproducte de la combustió del carbó a les centrals tèrmiques. El color de les cenosferes varia del gris al gairebé blanc i la seva densitat és d'uns 0,4-0,8 g/cm3 (0,014-0,029 lb/cu in), cosa que els confereix una gran flotabilitat".

Tanmateix, això no descriu gaire la veritable bellesa d'aquestes petites però poderoses boles de cendres volants. Perquè la seva veritable força rau en la diversitat del seu ús. Com afirma la revista francesa de la indústria, Industrie & Technologies, "A causa de la seva baixa densitat, mida petita, forma esfèrica, resistència mecànica, alta temperatura de fusió, inèrcia química, propietats aïllants i baixa porositat, les microesferes [també conegudes com a cenosferes] troben una àmplia gamma d'aplicacions a la indústria. En particular, [són ideals] per reforçar materials o impartir propietats de resistència a la corrosió, o aïllament tèrmic i acústic a recobriments o pintures. Es poden descriure com a farcits multifuncionals i s'integren bé en resines i aglutinants com ara termoplàstics i termoestables".

Cenosferes en pintures i recobriments

Hi ha molts usos per a les cenosferes en la indústria de la pintura i els recobriments industrials, a causa de les qualitats addicionals que proporcionen. Per exemple, les cenosferes s'utilitzen sovint en recobriments per controlar la radiació infraroja, donant a aquests recobriments un avantatge sobre els que simplement intenten limitar la conductivitat tèrmica.

Mentrestant, els experts en recobriments de Petra Buildcare Products expliquen com les cenosferes "... milloren la qualitat de la pintura millorant el volum i la densitat del producte. Després de l'aplicació a la paret, les perles de ceràmica tendeixen a encongir-se, creant així una pel·lícula compacta a la paret".

Cenosferes en escumes sintàctiques

Les cenosferes s'utilitzen sovint per fabricar "escumes sintàctiques". Són sòlids especialitzats que utilitzen cenosferes com a farciment per proporcionar diversos avantatges, des d'un cost més baix fins a una major resistència, insonorització, flotabilitat i protecció tèrmica.

Els experts d'Engineered Syntactic Systems descriuen l'escuma sintàctica de la següent manera;

«La part "sintàctica" fa referència a l'estructura ordenada que proporcionen les esferes buides. El terme "escuma" es refereix a la naturalesa cel·lular del material. Gràcies a les seves propietats úniques d'alta resistència a baixa densitat, l'escuma sintàctica s'ha utilitzat àmpliament en aplicacions de flotabilitat submarina. Els materials sintàctics són resistents a l'efecte combinat de la pressió hidrostàtica i l'exposició a llarg termini, cosa que els fa ideals per a projectes d'oceànica, com ara flotadors de cable i bola dura i suport d'instrumentació. També proporcionen resistència i integritat estructural amb un pes per volum significativament inferior a la majoria dels materials tradicionals, cosa que els converteix en una opció atractiva en moltes aplicacions de defensa i enginyeria civil.»

Cenosferes en la perforació de petroli

Per provar la importància desconeguda de les cenosferes, no cal buscar més enllà del paper vital que tenen en la indústria petroliera. Si bé tothom coneix la importància del petroli en el món modern, és un fet poc conegut que les cenosferes, com afirma la revista industrial francesa Industrie & Technologies, "...s'han utilitzat durant diversos anys en el camp de la perforació petroliera per reduir la densitat d'una pasta de ciment de petroli sense augmentar el contingut d'aigua".

Cenosferes en plàstics i polímers

Les cenosferes també tenen un ús en la fabricació de plàstics i polímers, ja que la seva forma o resistència reformable ajuda a evitar la contracció en termoplàstics i plàstics termoestables.

També s'utilitzen en compostos moderns de la indústria automobilística. Per exemple, el Chevrolet Corvette del 2016 conté un "compost de modelat de làmines en què les microesferes de vidre substitueixen el farciment de carbonat de calci i redueixen el pes del model Stingray Coupé del cotxe esportiu". El vicepresident del fabricant, Continental Structural Plastics Inc., Probir Guha, explica el motiu de la inclusió de cenosferes en el compost, dient que "la fórmula típica de SMC per a aquest tipus d'aplicació de vehicles comprèn un 20% en volum de reforç de fibra de vidre, un 35% de resina i un 45% de farciment, generalment carbonat de calci", i afegeix que "aquest nou SMC [compost de modelat de làmines] és competitiu en termes de costos amb l'alumini".

Cenosferes en formigó

Durant anys, les cenosferes han estat un additiu útil per al formigó, proporcionant resistència addicional i/o aïllament acústic, alhora que redueixen la densitat. Jeff Girard, president de The Concrete Countertop Institute, explica aquests avantatges dient: "En teoria, les cenosferes poden substituir part de la sorra de pes normal que s'utilitza en el formigó. Les cenosferes tenen una densitat inferior a la de l'aigua (amb una mitjana de 0,7 enfront de l'1,0 de l'aigua); les partícules de sorra de quars solen tenir una densitat d'aproximadament 2,65. Això significa que 1 lliura de cenosferes ocupa el mateix volum absolut que aproximadament 3,8 lliures de sorra".

Industrie & Technologies també descriu l'ús de cenosferes com a mitjà per reduir la contaminació acústica, afirmant que "[Les cenosferes s'utilitzen] en materials de construcció per alleugerir el formigó, mantenint alhora una resistència a la compressió de 30 MPa a una densitat d'1,6 T/m3, millorant la seva estanquitat i reduint la seva transmissió del so. Per exemple, el Centre Científic i Tècnic de Nanotecnologies Aplicades de Sant Petersburg (STCAN) participa en la construcció de ponts amb aquests formigons a Rússia [per a una superfície de carretera més silenciosa]. Les cenosferes també s'utilitzen per millorar les qualitats d'aïllament tèrmic i acústic dels guixos, morters i escaiola, utilitzats per a parets, terres i sostres. Un afegit de cenosferes del 40% de volum redueix a la meitat el coeficient de transmissió del soroll".

Cenosferes en productes farmacèutics

Les cenosferes s'han utilitzat a la indústria farmacèutica durant molts anys, ja que les petites boles poden actuar com un dispositiu de transport gairebé perfecte quan es recobreixen amb fàrmacs. A més, tal com assenyala la revista francesa de la indústria, Industrie & Technologies, "les cenosferes recobertes amb òxid de plata es poden integrar, per exemple, en apòsits per accelerar la curació de ferides".

Cenosferes en indústries avançades

S'està duent a terme una gran quantitat de recerca per descobrir nous usos per a aquest subproducte versàtil. Per exemple, s'estan desenvolupant nous catalitzadors per al procés d'oxidació del metà mitjançant cenosferes magnètiques.

Les cenosferes també s'utilitzen en el desenvolupament de compostos de matriu metàl·lica (MMC), una varietat de materials que intenta combinar l'alta absorció d'energia, la resistència a l'impacte i la baixa densitat de les esferes amb les qualitats d'altres substàncies. Altres, com Paul Biju-Duval de l'Institut Tecnològic de Geòrgia amb seu a Atlanta, han treballat de valent en el desenvolupament de materials de construcció sense ciment. El seu treball continua, afegint a una barreja de cenosferes elements com el bambú i els tubs metàl·lics com a mitjà per trobar mètodes de construcció alternatius, més econòmics, més resistents i més respectuosos amb el medi ambient.

Mentrestant, l'Institut de Química i Tecnologia Química de l'Acadèmia Russa de les Ciències a Krasnoyarsk estudia maneres d'utilitzar les cenosferes en transformacions catalítiques. Mentre que BAE Systems intenta utilitzar cenosferes en pintura com a mitjà per mantenir la invisibilitat en l'espectre infraroig, permetent així que les naus militars tinguin "mantells d'invisibilitat".

Amb una gamma d'usos tan àmplia, i una gamma encara més àmplia d'usos potencials, no és estrany que l'interès per les cenosferes estigui creixent. Mentre els desenvolupadors de productes busquin farcits lleugers, sistemes d'administració de fàrmacs millorats, recobriments millorats, substituts del ciment i additius compostos, hi haurà una necessitat de cenosferes. A més, amb una major investigació sobre nous usos per a aquestes esferes versàtils, només el temps dirà on rau el futur de les cenosferes.