Monta kenosfääriä, monta sovellusta

Vaikka et ehkä tiedä sitä, nykymaailmassa on monia syitä olla kiitollinen kenosfääreistä.

Harva tietää niiden olemassaolosta, ja vielä harvempi tietää, mistä ne ovat peräisin. Vaikka nopea vilkaisu Wikipediaan, kaikkien lähteiden lähteeseen, kertoo tietämättömälle, että ”senosfääri on kevyt, inertti, ontto pallo, joka on valmistettu pääosin piidioksidista ja alumiinioksidista ja täytetty ilmalla tai inertillä kaasulla, jota tyypillisesti syntyy hiilen polton sivutuotteena lämpövoimaloissa. Senosfäärien väri vaihtelee harmaasta lähes valkoiseen ja niiden tiheys on noin 0,4–0,8 g/cm3 (0,014–0,029 paunaa/kuutiotuumaa), mikä antaa niille suuren kelluvuuden.”

Se ei kuitenkaan juurikaan kuvaile näiden pienten mutta tehokkaiden lentotuhkapallojen todellista kauneutta. Niiden todellinen vahvuus piilee niiden käyttötarkoitusten monipuolisuudessa. Kuten ranskalainen teollisuuslehti Industrie & Technologies toteaa: ”Alhaisen tiheytensä, pienen kokonsa, pallomaisen muotonsa, mekaanisen lujuutensa, korkean sulamislämpötilansa, kemiallisen inertiansa, eristävien ominaisuuksiensa ja alhaisen huokoisuutensa ansiosta mikropalloilla [tunnetaan myös nimellä senosfäärit] on laaja valikoima sovelluksia teollisuudessa. Ne sopivat erityisesti materiaalien vahvistamiseen tai korroosionkestävyyden tai lämpö- ja äänieristyksen antamiseen pinnoitteille tai maaleille. Niitä voidaan kuvailla monitoimisiksi täyteaineiksi, ja ne integroituvat hyvin hartseihin ja sideaineisiin, kuten kestomuoveihin ja lämpökovettuviin muoveihin.”

Maalien ja pinnoitteiden kenosfäärit

Senosfääreillä on monia käyttötarkoituksia maali- ja teollisuuspinnoiteteollisuudessa niiden tarjoamien lisäominaisuuksien ansiosta. Esimerkiksi senosfäärejä käytetään usein pinnoitteissa infrapunasäteilyn hallintaan, mikä antaa näille pinnoitteille edun verrattuna niihin, jotka pyrkivät ainoastaan ​​rajoittamaan lämmönjohtavuutta.

Samaan aikaan Petra Buildcare Productsin pinnoitusasiantuntijat selittävät, kuinka cenospheres-helmet ”…parantavat maalin laatua lisäämällä tuotteen määrää ja tiheyttä. Levityksen jälkeen seinälle keraamiset helmet kutistuvat, mikä luo tiiviin kalvon seinälle.”

Syntaktisten vaahtojen kenosfäärit

Senosfäärejä käytetään usein syntaktisten vaahtojen valmistukseen. Nämä ovat erikoistuneita kiinteitä aineita, joissa käytetään senosfäärejä täyteaineena monien etujen saavuttamiseksi, aina alhaisemmista kustannuksista lisälujuuteen, äänieristykseen, kelluvuuteen ja lämpösuojaukseen.

Engineered Syntactic Systemsin asiantuntijat kuvaavat syntaktista vaahtoa seuraavasti;

”’Syntaktinen’ osa viittaa onttojen pallojen tarjoamaan järjestäytyneeseen rakenteeseen. ’Vaahto’-termi liittyy materiaalin solumaiseen luonteeseen. Ainutlaatuisten ominaisuuksiensa ansiosta, jotka ovat korkea lujuus alhaisella tiheydellä, syntaktista vaahtoa on käytetty laajalti merenalaisissa kelluntasovelluksissa. Syntaktiset materiaalit kestävät hydrostaattisen paineen ja pitkäaikaisen altistuksen yhteisvaikutusta, mikä tekee niistä ihanteellisia valtamerikalastusprojekteihin, kuten kaapeli- ja kovapallokellukkeisiin sekä instrumentointitukiin. Ne tarjoavat myös lujuutta ja rakenteellista eheyttä huomattavasti pienemmällä painolla tilavuutta kohden kuin useimmat perinteiset materiaalit, mikä tekee niistä houkuttelevan vaihtoehdon monissa puolustus- ja maanrakennussovelluksissa.”

Cenospheres öljynporauksessa

Todisteena senosfäärien tuntemattomasta merkityksestä riittää niiden keskeinen rooli öljyteollisuudessa. Vaikka kaikki tietävät öljyn merkityksen nykymaailmassa, on vähän tunnettu tosiasia, että senosfääriä on, kuten ranskalainen teollisuuslehti Industrie & Technologies toteaa, "...käytetty öljynporauksessa useiden vuosien ajan öljysementtipastan tiheyden vähentämiseksi ilman vesipitoisuuden lisäämistä".

Muovien ja polymeerien kenosfäärit

Senosfääreillä on myös käyttöä muovien ja polymeerien valmistuksessa, koska niiden muovattava muoto tai lujuus auttaa välttämään kutistumista kestomuoveissa ja lämpökovettuvissa muoveissa.

Niitä käytetään myös nykyaikaisissa komposiiteissa autoteollisuudessa. Esimerkiksi vuoden 2016 Chevrolet Corvette sisältää ”levymuovausmassaa, jossa lasimikropallot korvaavat kalsiumkarbonaattitäyteaineen ja vähentävät urheiluauton Stingray Coupe -mallin painoa 9 kilolla.” Valmistajan, Continental Structural Plastics Inc:n, varatoimitusjohtaja Probir Guha selittää cenosfäärien sisällyttämisen komposiittiin sanomalla, että ”tyypillinen SMC-kaava tämän tyyppisessä ajoneuvosovelluksessa sisältää 20 tilavuusprosenttia lasikuituvahviketta, 35 % hartsia ja 45 % täyteainetta, yleensä kalsiumkarbonaattia”, ja lisää, että ”tämä uusi SMC [levymuovausmassa] on kustannustehokas alumiinin kanssa”.

Betonissa olevat kenosfäärit

Senosfäärit ovat vuosien ajan olleet hyödyllinen lisäaine betonille, antaen lisää lujuutta ja/tai äänieristystä samalla alentaen tiheyttä. Jeff Girard, The Concrete Countertop Instituten johtaja, selittää näitä etuja sanomalla: "Teoriassa senosfäärit voivat korvata osan betonissa käytetystä normaalipainoisesta hiekasta. Senosfäärien tiheys on pienempi kuin veden (keskimäärin 0,7 vs. veden 1,0); kvartsihiekkahiukkasten tiheys on tyypillisesti noin 2,65. Tämä tarkoittaa, että 0,45 kg senosfääriä vie saman absoluuttisen tilavuuden kuin noin 1,8 kg hiekkaa."

Industrie & Technologies -lehti hahmottelee myös senosfäärien käyttöä melusaasteen vähentämiseksi todeten, että ”[senosfäärien käyttöä] rakennusmateriaaleissa betonin keventämiseen samalla, kun säilytetään 30 MPa:n puristuslujuus 1,6 T/m3:n tiheydellä, mikä parantaa niiden tiiviyttä ja vähentää äänen läpäisyä. Esimerkiksi Pietarin sovelletun nanoteknologian tieteellinen ja tekninen keskus (STCAN) on mukana rakentamassa siltoja tällaisista betoneista Venäjällä [hiljaisemman tiepinnan saavuttamiseksi]. Senosfäärien avulla parannetaan myös seinien, laastien ja rappausten lämpö- ja äänieristysominaisuuksia. 40 tilavuusprosentin senosfäärien lisääminen puolittaa melun läpäisykertoimen.”

Lääkkeiden kenosfäärit

Senosfäärejä on käytetty lääketeollisuudessa jo vuosia, sillä pienet pallot voivat toimia lähes täydellisenä kuljetusvälineenä, kun ne päällystetään lääkkeillä. Lisäksi, kuten ranskalainen teollisuuslehti Industrie & Technologies toteaa, ”hopeaoksidilla päällystettyjä senosfäärejä voidaan esimerkiksi integroida sidoksiin haavan paranemisen nopeuttamiseksi.”

Kenosfäärit edistyneissä teollisuuksissa

Tälle monipuoliselle sivutuotteelle tehdään paljon tutkimusta uusien käyttötapojen löytämiseksi. Esimerkiksi metaanin hapetusprosessille kehitetään uusia katalyyttejä magneettisten cenosfäärien avulla.

Senosfäärejä käytetään myös metallimatriisikomposiittien (MMC) kehittämisessä. Nämä materiaalit pyrkivät yhdistämään pallojen korkean energianabsorptiokyvyn, iskunkestävyyden ja alhaisen tiheyden muiden aineiden ominaisuuksiin. Muut, kuten Paul Biju-Duval Atlantassa sijaitsevasta Georgian teknillisestä instituutista, ovat työskennelleet ahkerasti sementtivapaiden rakennusmateriaalien kehittämisen parissa. Hänen työnsä jatkuu, ja hän lisää senosfääreihin muun muassa bambua ja metalliputkia keinona löytää vaihtoehtoisia, halvempia, vahvempia ja ympäristöystävällisempiä rakennusmenetelmiä.

Samaan aikaan Venäjän tiedeakatemian kemian ja kemiallisen teknologian instituutti Krasnojarskissa tutkii tapoja, joilla senosfäärejä voitaisiin käyttää katalyyttisissä transformaatioissa. BAE Systems puolestaan ​​pyrkii käyttämään senosfäärejä maalissa keinona tukea näkymättömyyttä infrapunaspektrissä, mikä mahdollistaisi sotilasalusten "näkymättömyysviittojen" käytön.

Koska käyttötarkoituksia on niin paljon ja potentiaalisia käyttötarkoituksia vielä enemmän, ei ole ihme, että kiinnostus senosfäärejä kohtaan kasvaa. Niin kauan kuin tuotekehittäjät etsivät kevyitä täyteaineita, parempia lääkeaineiden kuljetusjärjestelmiä, parempia pinnoitteita, sementin korvikkeita ja komposiittilisäaineita, senosfääreille on tarvetta. Lisäksi näiden monipuolisten pallojen uusien käyttötarkoitusten tutkimuksen lisääntyessä vain aika näyttää, mikä on senosfäärien tulevaisuus.