Mange cenosfærer, mange anvendelser

Selvom du måske ikke ved det, har den moderne verden mange grunde til at være taknemmelig for cenosfærer.

Få mennesker kender til deres eksistens, endnu færre mennesker ved, hvor de kommer fra. Et hurtigt blik på Wikipedia, kilden til alle kilder, vil dog informere den uvidende om, at "en cenosfære er en let, inert, hul kugle, der hovedsageligt er lavet af silica og aluminiumoxid og fyldt med luft eller inert gas, typisk produceret som et biprodukt af kulforbrænding på termiske kraftværker. Farven på cenosfærer varierer fra grå til næsten hvid, og deres densitet er omkring 0,4-0,8 g/cm3 (0,014-0,029 lb/cu in), hvilket giver dem stor opdrift."

Det beskriver dog ikke den sande skønhed ved disse små, men kraftfulde, kugler af flyveaske. For deres virkelige styrke ligger i deres mangfoldighed i anvendelsen. Som det franske branchetidsskrift Industrie & Technologies skriver: "På grund af deres lave densitet, lille størrelse, sfæriske form, mekaniske styrke, høje smeltetemperatur, kemiske inerti, isolerende egenskaber og lave porøsitet finder mikrokugler [også kendt som cenosfærer] en bred vifte af anvendelser i industrien. Især [er de ideelle] til at forstærke materialer eller give korrosionsbestandighed eller termisk og lydisolering til belægninger eller malinger. De kan beskrives som multifunktionelle fyldstoffer og integreres godt i harpikser og bindemidler såsom termoplast og termohærdende."

Cenosfærer i malinger og belægninger

Der er mange anvendelser for cenosfærer i malings- og industriel belægningsindustri på grund af de yderligere egenskaber, de giver. For eksempel bruges cenosfærer ofte i belægninger til at kontrollere infrarød stråling, hvilket giver disse belægninger en fordel i forhold til dem, der blot forsøger at begrænse varmeledningsevnen.

I mellemtiden forklarer overfladebehandlingseksperter hos Petra Buildcare Products, hvordan cenosfærer "... forbedrer malingens kvalitet ved at forbedre produktets volumen og densitet. Efter påføring på væggen har de keramiske perler en tendens til at krympe og dermed skabe en tætpakket film på væggen."

Cenosfærer i syntaktiske skum

Cenosfærer bruges ofte til at fremstille 'syntaktiske skum'. Disse er specialiserede faste stoffer, der bruger cenosfærer som fyldstof for at give en række fordele, lige fra lavere omkostninger til øget styrke, lydisolering, opdrift og termisk beskyttelse.

Eksperter hos Engineered Syntactic Systems beskriver syntaktisk skum som følger;

"Den 'syntaktiske' del refererer til den ordnede struktur, der skabes af de hule kugler. Udtrykket 'skum' relaterer sig til materialets cellulære natur. Takket være dets unikke egenskaber med høj styrke ved lav densitet er syntaktisk skum blevet meget anvendt i undersøiske opdriftsapplikationer. Syntaktiske materialer er modstandsdygtige over for den kombinerede effekt af hydrostatisk tryk og langvarig eksponering, hvilket gør dem ideelle til oceangående projekter såsom kabel- og hårdballflåd og instrumentstøtte. De giver også styrke og strukturel integritet til en betydeligt lavere vægt pr. volumen end de fleste traditionelle materialer, hvilket gør dem til et attraktivt valg i mange forsvars- og anlægsarbejder."

Cenosfærer i olieboring

For at bevise den ukendte betydning af cenosfærer behøver du ikke lede længere end til den afgørende rolle, de spiller i olieindustrien. For selvom alle kender til oliens betydning i den moderne verden, er det en mindre kendt kendsgerning, at cenosfærer, som det franske branchetidsskrift Industrie & Technologies skriver, "...er blevet brugt i flere år inden for olieboring til at reducere densiteten af ​​en petroleumcementpasta uden at øge vandindholdet."

Cenosfærer i plast og polymerer

Cenosfærer kan også anvendes i fremstillingen af ​​plast og polymerer, da deres omformbare form eller styrke hjælper med at undgå krympning i termoplast og termohærdende plast.

De bruges også i moderne kompositter i bilindustrien. For eksempel indeholder 2016 Chevrolet Corvette en "pladestøbemasse, hvor glasmikrokugler erstatter calciumcarbonatfyldstof og reducerer sportsvognens Stingray Coupe-models vægt med 9 kg." Vicepræsidenten for producenten, Continental Structural Plastics Inc., Probir Guha, forklarer årsagen til inkluderingen af ​​cenosfærer i kompositten ved at sige, at "den typiske SMC-formel til denne type køretøjsanvendelse består af 20 volumenprocent glasfiberforstærkning, 35% harpiks og 45% fyldstof, normalt calciumcarbonat," og tilføjer, at "Denne nye SMC [pladestøbemasse] er omkostningskonkurrencedygtig med aluminium."

Cenosfærer i beton

I årevis har cenosfærer været et nyttigt tilsætningsstof til beton, der giver ekstra styrke og/eller lydisolering, samtidig med at de sænker densiteten. Jeff Girard, præsident for The Concrete Countertop Institute, forklarer disse fordele og siger: "I teorien kan cenosfærer erstatte noget af det normale sand, der bruges i beton. Cenosfærer har en densitet, der er mindre end vand (i gennemsnit 0,7 vs. vands 1,0); kvartssandpartikler har typisk en densitet på omkring 2,65. Det betyder, at 0,45 kg cenosfærer optager det samme absolutte volumen som omkring 1,3 kg sand."

Industrie & Technologies beskriver også brugen af ​​cenosfærer som et middel til at reducere støjforurening og angiver, at "[Cenosfærer bruges] i byggematerialer til at lette beton, samtidig med at de opretholder en trykstyrke på 30 MPa ved en densitet på 1,6 T/m3, hvilket forbedrer deres tæthed og reducerer deres lydtransmission. For eksempel er St. Petersburg Scientific and Technical Center of Applied Nanotechnologies (STCAN) involveret i at bygge broer med sådan beton i Rusland [for en mere støjsvag vejbelægning]. Cenosfærer bruges også til at forbedre de termiske og lydisolerende egenskaber af puds, mørtel og puds, der bruges til vægge, gulve og lofter. En tilsætning af 40% volumen af ​​cenosfærer halverer støjtransmissionskoefficienten."

Cenosfærer i lægemidler

Cenosfærer har været brugt i medicinalindustrien i mange år, da de små kugler kan fungere som en næsten perfekt transportanordning, når de er overtrukket med lægemidler. Derudover, som det franske branchetidsskrift Industrie & Technologies bemærker, kan "Cenosfærer dækket med sølvoxid for eksempel integreres i forbindinger for at fremskynde sårheling."

Cenosfærer i avancerede industrier

Der udføres en stor mængde forskning for at finde nye anvendelser af dette alsidige biprodukt. For eksempel udvikles nye katalysatorer til metanoxidationsprocessen ved hjælp af magnetiske cenosfærer.

Cenosfærer bruges også i udviklingen af ​​metalmatrixkompositter (MMC), en række materialer, der forsøger at kombinere kuglernes høje energiabsorption, slagfasthed og lave densitet med andre stoffers egenskaber. Andre, såsom Paul Biju-Duval fra Georgia Institute of Technology i Atlanta, har arbejdet hårdt på udviklingen af ​​cementfrie byggematerialer. Hans arbejde fortsætter og tilføjer genstande som bambus og metalrør til en cenosfæreblanding som et middel til at finde alternative, billigere, stærkere og mere miljøvenlige byggemetoder.

I mellemtiden undersøger Instituttet for Kemi og Kemisk Teknologi ved det Russiske Videnskabsakademi i Krasnoyarsk måder, hvorpå cenosfærer kan bruges i katalytiske transformationer. Mens BAE Systems forsøger at bruge cenosfærer i maling som et middel til at understøtte usynlighed i det infrarøde spektrum og dermed gøre det muligt for militærfartøjer at have 'usynlighedskapper'.

Med så bred en vifte af anvendelser og en endnu bredere vifte af potentielle anvendelser er det ikke underligt, at interessen for cenosfærer vokser. Så længe produktudviklere leder efter lette fyldstoffer, forbedrede lægemiddelafgivelsessystemer, forbedrede belægninger, cementerstatninger og komposittilsætningsstoffer, vil der være behov for cenosfærer. Plus, med øget forskning i nye anvendelser af disse alsidige kugler, vil kun tiden vise, hvor fremtiden for cenosfærer ligger.