Mnoho cenosfér, mnoho aplikací

I když to možná nevíte, moderní svět má mnoho důvodů k vděčnosti za cenosféry.

Jen málo lidí ví o jejich existenci, ještě méně lidí ví, odkud pocházejí. Ačkoli rychlý pohled na Wikipedii, zdroj všech zdrojů, informuje neinformovaného, ​​že „cenosféra je lehká, inertní, dutá koule vyrobená převážně z oxidu křemičitého a oxidu hlinitého a naplněná vzduchem nebo inertním plynem, obvykle vznikajícím jako vedlejší produkt spalování uhlí v tepelných elektrárnách. Barva cenosfér se pohybuje od šedé po téměř bílou a jejich hustota je asi 0,4–0,8 g/cm3 (0,014–0,029 lb/cu in), což jim dává velký vztlak.“

To však jen málo popisuje skutečnou krásu těchto drobných, ale silných kuliček popílku. Jejich skutečná síla totiž spočívá v rozmanitosti jejich využití. Jak uvádí francouzský průmyslový časopis Industrie & Technologies: „Vzhledem k jejich nízké hustotě, malé velikosti, kulovitému tvaru, mechanické pevnosti, vysoké teplotě tání, chemické setrvačnosti, izolačním vlastnostem a nízké poréznosti nacházejí mikrokuličky [známé také jako cenosféry] v průmyslu širokou škálu uplatnění. Zejména [jsou ideální] pro vyztužování materiálů nebo pro dodávání vlastností odolnosti proti korozi nebo tepelné a zvukové izolace nátěrům nebo barvám. Lze je popsat jako multifunkční plniva a dobře se integrují do pryskyřic a pojiv, jako jsou termoplasty a termosety.“

Cenosféry v barvách a nátěrech

Cenosféry mají v průmyslu barev a průmyslových nátěrů mnoho využití díky svým dalším vlastnostem. Cenosféry se například často používají v nátěrech pro regulaci infračerveného záření, což těmto nátěrům dává výhodu oproti těm, které se pouze snaží omezit tepelnou vodivost.

Odborníci na nátěry ze společnosti Petra Buildcare Products mezitím vysvětlují, jak cenosféry „…zlepšují kvalitu barvy zlepšením objemu a hustoty produktu. Po aplikaci na zeď mají keramické kuličky tendenci se smršťovat, čímž na zdi vytvářejí pevně stlačený film.“

Cenosféry v syntaktických pěnách

Cenosféry se často používají k výrobě „syntaktických pěn“. Jedná se o specializované pevné látky, které využívají cenosféry jako plnivo, což jim poskytuje řadu výhod, od nižších nákladů až po zvýšenou pevnost, zvukovou izolaci, vztlak a tepelnou ochranu.

Odborníci ze společnosti Engineered Syntactic Systems popisují syntaktickou pěnu takto;

„Syntaktická část označuje uspořádanou strukturu, kterou poskytují duté koule. Termín „pěna“ se vztahuje k buněčné povaze materiálu. Díky svým jedinečným vlastnostem, jako je vysoká pevnost při nízké hustotě, se syntaktická pěna široce používá v podmořských vztlakových aplikacích. Syntaktické materiály jsou odolné vůči kombinovanému účinku hydrostatického tlaku a dlouhodobého vystavení, což je činí ideálními pro oceánské projekty, jako jsou plováky na kabely a hardbally a podpora přístrojového vybavení. Poskytují také pevnost a strukturální integritu při výrazně nižší hmotnosti na objem než většina tradičních materiálů, což z nich činí atraktivní volbu v mnoha aplikacích v oblasti obrany a stavebnictví.“

Cenosféry při těžbě ropy

Důkazem neznámého významu cenosfér je jejich zásadní role v ropném průmyslu. Zatímco každý ví o významu ropy v moderním světě, je málo známým faktem, že cenosféry, jak uvádí francouzský průmyslový časopis Industrie & Technologies, „…se již několik let používají v oblasti těžby ropy ke snížení hustoty cementové pasty z ropy, aniž by se zvýšil obsah vody.“

Cenosféry v plastech a polymerech

Cenosféry se také používají při výrobě plastů a polymerů, protože jejich přetvářitelný tvar nebo pevnost pomáhá zabránit smršťování termoplastů a termosetových plastů.

Používají se také v moderních kompozitech v automobilovém průmyslu. Například Chevrolet Corvette z roku 2016 obsahuje „směs pro formování desek, ve které skleněné mikrokuličky nahrazují plnivo uhličitan vápenatý a u modelu Stingray Coupe tak sportovnímu vozu ušetří 9 kg.“ Viceprezident výrobce, společnosti Continental Structural Plastics Inc., Probir Guha, vysvětluje důvod pro zahrnutí cenosfér do kompozitu tím, že „typická receptura SMC pro tento typ použití ve vozidle obsahuje 20 % objemových výztuže ze skleněných vláken, 35 % pryskyřice a 45 % plniva, obvykle uhličitanu vápenatého,“ a dodává, že „tato nová SMC [směs pro formování desek] je cenově konkurenceschopná s hliníkem.“

Cenosféry v betonu

Cenosféry jsou po léta užitečnou přísadou do betonu, která poskytuje dodatečnou pevnost a/nebo zvukovou izolaci a zároveň snižuje hustotu. Jeff Girard, prezident Institutu pro betonové desky, vysvětluje tyto výhody slovy: „Teoreticky mohou cenosféry nahradit část písku s normální hmotností používaného v betonu. Cenosféry mají hustotu menší než voda (v průměru 0,7 oproti 1,0 u vody); částice křemenného písku mají typicky hustotu asi 2,65. To znamená, že 1 libra cenosfér zabírá stejný absolutní objem jako asi 3,8 libry písku.“

Společnost Industrie & Technologies rovněž nastiňuje použití cenosfér jako prostředku ke snížení hlukového znečištění a uvádí, že „[Cenosféry se používají] ve stavebních materiálech k odlehčení betonu, přičemž si zachovávají pevnost v tlaku 30 MPa při hustotě 1,6 T/m3, čímž se zlepšuje jejich těsnost a snižuje přenos zvuku. Například Petrohradské vědeckotechnické centrum aplikovaných nanotechnologií (STCAN) se podílí na stavbě mostů z takových betonů v Rusku [pro tišší povrch vozovky]. Cenosféry se také používají ke zlepšení tepelně a zvukově izolačních vlastností omítek, malt a sádrokartonů používaných na stěny, podlahy a stropy. Přidání 40 % objemu cenosfér snižuje součinitel přenosu hluku na polovinu.“

Cenosféry ve farmaceutických přípravcích

Cenosféry se ve farmaceutickém průmyslu používají již mnoho let, protože tyto malé kuličky mohou po potažení léčivy sloužit jako téměř dokonalé transportní zařízení. Francouzský průmyslový časopis Industrie & Technologies dále uvádí: „Cenosfery potažené oxidem stříbrným mohou být například integrovány do obvazů, aby se urychlilo hojení ran.“

Cenosféry v pokročilých průmyslových odvětvích

Probíhá rozsáhlý výzkum s cílem objevit nová využití tohoto všestranného vedlejšího produktu. Například se vyvíjejí nové katalyzátory pro proces oxidace metanu s využitím magnetických cenosfér.

Cenosféry se také používají při vývoji kompozitů s kovovou matricí (MMC), což je řada materiálů, které se snaží kombinovat vysokou absorpci energie, odolnost proti nárazu a nízkou hustotu koulí s vlastnostmi jiných látek. Další, jako například Paul Biju-Duval z Technologického institutu Georgie se sídlem v Atlantě, tvrdě pracovali na vývoji stavebních materiálů bez cementu. Jeho práce pokračuje a do směsi cenosfér přidává prvky, jako je bambus a kovové trubky, jako prostředek k nalezení alternativních, levnějších, pevnějších a ekologičtějších stavebních metod.

Mezitím Ústav chemie a chemické technologie Ruské akademie věd v Krasnojarsku studuje způsoby využití cenosfér v katalytických transformacích. Společnost BAE systems se snaží využít cenosféry v barvách jako prostředek k podpoře neviditelnosti v infračerveném spektru, což by vojenským plavidlům umožnilo mít „pláště neviditelnosti“.

Vzhledem k tak široké škále využití a ještě širší škále potenciálních využití není divu, že zájem o cenosféry roste. Dokud budou vývojáři produktů hledat lehká plniva, vylepšené systémy pro podávání léčiv, vylepšené povlaky, náhražky cementu a kompozitní přísady, bude cenosféry potřeba. Navíc s rostoucím výzkumem nových využití těchto všestranných koulí teprve čas ukáže, kde leží budoucnost cenosfér.