Շատ ցենոսֆերներ, բազմաթիվ կիրառություններ

Թեև դուք գուցե չգիտեք, ժամանակակից աշխարհն ունի բազմաթիվ պատճառներ երախտապարտ լինելու ցենոսֆերաների համար։

Քչերը գիտեն դրանց գոյության մասին, նույնիսկ ավելի քիչ մարդիկ գիտեն, թե որտեղից են նրանք։ Չնայած բոլոր աղբյուրների աղբյուր հանդիսացող Վիքիպեդիային արագ հայացք գցելով՝ անտեղյակները կհասկանան, որ «Ցենոսֆերան թեթև, իներտ, խոռոչ գունդ է, որը հիմնականում կազմված է սիլիցիումից և ալյումինից և լցված է օդով կամ իներտ գազով, որը սովորաբար արտադրվում է որպես ջերմաէլեկտրակայաններում ածխի այրման ենթամթերք։ Ցենոսֆերաների գույնը տատանվում է մոխրագույնից մինչև գրեթե սպիտակ, և դրանց խտությունը կազմում է մոտ 0.4–0.8 գ/սմ3 (0.014–0.029 ֆունտ/խմ), ինչը նրանց մեծ լողունակություն է հաղորդում»։

Սակայն դա քիչ բան է նկարագրում այս փոքրիկ, բայց հզոր թռչող մոխրի գնդիկների իրական գեղեցկությունը։ Քանզի դրանց իրական ուժը կայանում է դրանց օգտագործման բազմազանության մեջ։ Ինչպես նշում է ֆրանսիական արդյունաբերական «Industrie & Technologies» ամսագիրը. «Իրենց ցածր խտության, փոքր չափի, գնդաձև ձևի, մեխանիկական ամրության, բարձր հալման ջերմաստիճանի, քիմիական իներցիայի, մեկուսիչ հատկությունների և ցածր ծակոտկենության պատճառով միկրոսֆերաները [հայտնի են նաև որպես ցենոսֆերաներ] լայն կիրառություն ունեն արդյունաբերության մեջ։ Մասնավորապես, [դրանք իդեալական են] նյութերը ամրացնելու կամ ծածկույթներին կամ ներկերին կոռոզիայի նկատմամբ դիմադրության հատկություններ, կամ ջերմային և ձայնային մեկուսացման հատկություններ հաղորդելու համար։ Դրանք կարելի է նկարագրել որպես բազմաֆունկցիոնալ լցոնիչներ և լավ ինտեգրվում են խեժերի և կապակցանյութերի մեջ, ինչպիսիք են ջերմապլաստիկները և ջերմակայուն նյութերը»։

Ցենոսֆերաներ ներկերի և ծածկույթների մեջ

Ցենոսֆերաները ներկերի և արդյունաբերական ծածկույթների արդյունաբերության մեջ բազմաթիվ կիրառություններ ունեն՝ շնորհիվ դրանց լրացուցիչ հատկությունների: Օրինակ, ցենոսֆերաները հաճախ օգտագործվում են ծածկույթներում՝ ինֆրակարմիր ճառագայթումը վերահսկելու համար, ինչը այդ ծածկույթներին առավելություն է տալիս այն ծածկույթների նկատմամբ, որոնք պարզապես փորձում են սահմանափակել ջերմահաղորդականությունը:

Միևնույն ժամանակ, Petra Buildcare Products-ի ծածկույթների մասնագետները բացատրում են, թե ինչպես են ցենոսֆերաները «...բարելավում ներկի որակը՝ բարելավելով արտադրանքի ծավալը և խտությունը: Պատին քսելուց հետո կերամիկական գնդիկները հակված են կծկվել՝ այդպիսով պատի վրա ստեղծելով խիտ փաթեթավորված թաղանթ»:

Սինտակտիկ փրփուրներում ցենոսֆերաներ

Ցենոսֆերաները հաճախ օգտագործվում են «սինտակտիկ փրփուրներ» պատրաստելու համար: Սրանք մասնագիտացված պինդ նյութեր են, որոնք օգտագործում են ցենոսֆերաները որպես լցանյութ՝ բազմաթիվ առավելություններ ապահովելու համար՝ սկսած ցածր գնից մինչև ավելացված ամրություն, ձայնամեկուսացում, լողունակություն և ջերմային պաշտպանություն:

Engineered Syntactic Systems-ի մասնագետները սինտակտիկ փրփուրը նկարագրում են հետևյալ կերպ.

««Սինտակտիկ» մասը վերաբերում է խոռոչ գնդերի կողմից ապահովված կարգավորված կառուցվածքին: «Փրփուր» տերմինը վերաբերում է նյութի բջջային բնույթին: Շնորհիվ իր եզակի հատկությունների՝ բարձր ամրության ցածր խտության դեպքում, սինտակտիկ փրփուրը լայնորեն օգտագործվել է ստորջրյա լողունակության կիրառություններում: Սինտակտիկ նյութերը դիմացկուն են հիդրոստատիկ ճնշման և երկարատև ազդեցության համակցված ազդեցությանը, ինչը դրանք իդեալական է դարձնում օվկիանոսային նախագծերի համար, ինչպիսիք են մալուխային և կոշտ լողացող նավակները և գործիքային հենարանները: Դրանք նաև ապահովում են ամրություն և կառուցվածքային ամբողջականություն՝ զգալիորեն ցածր ծավալի քաշով, քան ավանդական նյութերի մեծ մասը, ինչը դրանք դարձնում է գրավիչ ընտրություն պաշտպանական և քաղաքացիական ճարտարագիտական ​​բազմաթիվ կիրառություններում»:

Կենոսֆերաներ նավթի հորատման մեջ

Ցենոսֆերաների անհայտ կարևորության ապացույցի համար անհրաժեշտ է փնտրել նավթարդյունաբերության մեջ դրանց կարևոր դերը։ Չնայած բոլորը գիտեն նավթի կարևորության մասին ժամանակակից աշխարհում, քիչ հայտնի փաստ է, որ ցենոսֆերաները, ինչպես նշում է ֆրանսիական «Industrie & Technologies» արդյունաբերական ամսագիրը, «...տարիներ շարունակ օգտագործվել են նավթի հորատման ոլորտում՝ նավթային ցեմենտի մածուկի խտությունը նվազեցնելու համար՝ առանց ջրի պարունակությունը բարձրացնելու»։

Կենոսֆերաներ պլաստմասսաների և պոլիմերների մեջ

Կենոսֆերաները կիրառվում են նաև պլաստմասսայի և պոլիմերների արտադրության մեջ, քանի որ դրանց վերաձևավորվող ձևը կամ ամրությունը օգնում են խուսափել ջերմապլաստիկների և ջերմակայուն պլաստմասսայի կծկումից։

Դրանք նաև օգտագործվում են ավտոմոբիլային արդյունաբերության ժամանակակից կոմպոզիտներում: Օրինակ՝ 2016 թվականի Chevrolet Corvette-ը պարունակում է «թերթային ձուլման միացություն, որում ապակե միկրոսֆերաները փոխարինում են կալցիումի կարբոնատային լցոնիչը և 20 ֆունտ [9 կգ] նվազեցնում սպորտային մեքենայի Stingray Coupe մոդելի քաշը»: Արտադրող Continental Structural Plastics Inc.-ի փոխնախագահ Պրոբիր Գուհան բացատրում է կոմպոզիտում ցենոսֆերաների ներառման պատճառը՝ ասելով, որ «այս տեսակի տրանսպորտային միջոցների կիրառման համար SMC-ի բնորոշ բանաձևը ներառում է ապակե մանրաթելային ամրացման 20% ծավալային մաս, 35% խեժ և 45% լցոնիչ, սովորաբար կալցիումի կարբոնատ», հավելելով, որ «Այս նոր SMC-ն [թերթային ձուլման միացությունը] մրցունակ է ալյումինի համեմատ»:

Բետոնի մեջ ցենոսֆերաներ

Տարիներ շարունակ ցենոսֆերաները եղել են բետոնի օգտակար հավելանյութ՝ ապահովելով լրացուցիչ ամրություն և/կամ ձայնամեկուսացում, միաժամանակ նվազեցնելով խտությունը: Բետոնե սեղանի ինստիտուտի նախագահ Ջեֆ Ժիրարդը բացատրում է այս առավելությունները՝ ասելով. «Տեսականորեն, ցենոսֆերաները կարող են փոխարինել բետոնի մեջ օգտագործվող նորմալ քաշի ավազի մի մասը: Ցենոսֆերաներն ունեն ջրից փոքր խտություն (միջինում 0.7՝ ջրի 1.0-ի դիմաց). քվարցային ավազի մասնիկները սովորաբար ունեն մոտ 2.65 խտություն: Սա նշանակում է, որ ցենոսֆերաների 1 ֆունտը զբաղեցնում է նույն բացարձակ ծավալը, ինչ մոտ 3.8 ֆունտ ավազը»:

«Արդյունաբերություն և տեխնոլոգիաներ» ամսագիրը նաև ուրվագծում է ցենոսֆերաների օգտագործումը որպես աղմուկի աղտոտվածության նվազեցման միջոց՝ նշելով, որ «[Ցենոսֆերաները օգտագործվում են] շինանյութերում՝ բետոնը թեթևացնելու համար, միաժամանակ պահպանելով 30 ՄՊա սեղմման ամրությունը 1.6 տ/մ3 խտության դեպքում, բարելավելով դրանց հերմետիկությունը և նվազեցնելով ձայնի թափանցելիությունը: Օրինակ, Սանկտ Պետերբուրգի կիրառական նանոտեխնոլոգիաների գիտատեխնիկական կենտրոնը (STCAN) Ռուսաստանում զբաղվում է նման բետոններով կամուրջների կառուցմամբ [ավելի հանգիստ ճանապարհային ծածկույթի համար]: Ցենոսֆերաները նաև օգտագործվում են պատերի, հատակների և առաստաղների համար օգտագործվող սվաղերի, շաղախների և գիպսերի ջերմամեկուսացման և ձայնամեկուսացման հատկությունները բարելավելու համար: Ցենոսֆերաների ծավալի 40% ավելացումը կիսով չափ կրճատում է աղմուկի թափանցելիության գործակիցը»:

Դեղագործության մեջ ցենոսֆերաներ

Ցենոսֆերաները դեղագործական արդյունաբերության մեջ օգտագործվել են տարիներ շարունակ, քանի որ փոքր գնդիկները կարող են հանդես գալ որպես գրեթե կատարյալ տրանսպորտային միջոց, երբ պատված են դեղերով: Բացի այդ, ինչպես նշում է ֆրանսիական արդյունաբերական «Industrie & Technologies» ամսագիրը. «Արծաթի օքսիդով պատված ցենոսֆերաները, օրինակ, կարող են ինտեգրվել վիրակապերի մեջ՝ վերքերի լավացումը արագացնելու համար»:

Ցենոսֆերաները առաջադեմ արդյունաբերություններում

Այս բազմակողմանի ենթամթերքի նոր կիրառություններ հայտնաբերելու համար մեծ քանակությամբ հետազոտություններ են իրականացվում: Օրինակ՝ մեթանի օքսիդացման գործընթացի նոր կատալիզատորներ են մշակվում մագնիսական ցենոսֆերաների միջոցով:

Ցենոսֆերաները նաև օգտագործվում են մետաղական մատրիցային կոմպոզիտների (MMC) մշակման մեջ, որոնք նյութերի բազմազանություն են, որոնք փորձում են համատեղել գնդերի բարձր էներգիայի կլանումը, հարվածային դիմադրությունը և ցածր խտությունը այլ նյութերի հատկությունների հետ: Մյուսները, ինչպիսին է Ատլանտայում գտնվող Ջորջիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտի Փոլ Բիջու-Դյուվալը, քրտնաջան աշխատել են ցեմենտ չպարունակող շինանյութերի մշակման գործում: Նրա աշխատանքը շարունակվում է՝ ցենոսֆերայի խառնուրդին ավելացնելով այնպիսի իրեր, ինչպիսիք են բամբուկը և մետաղական խողովակները՝ որպես այլընտրանքային, ավելի էժան, ամուր և ավելի էկոլոգիապես մաքուր շինարարական մեթոդներ գտնելու միջոց:

Միևնույն ժամանակ, Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի Կրասնոյարսկում գտնվող քիմիայի և քիմիական տեխնոլոգիայի ինստիտուտը ուսումնասիրում է, թե ինչպես կարելի է ցենոսֆերաները օգտագործել կատալիտիկ փոխակերպումներում: Մինչդեռ BAE Systems-ը փորձում է ցենոսֆերաները ներկերի մեջ օգտագործել որպես ինֆրակարմիր սպեկտրում անտեսանելիությունը պահպանելու միջոց, այդպիսով հնարավորություն տալով ռազմական նավերին ունենալ «անտեսանելիության թիկնոցներ»:

Այսքան լայն կիրառությունների և պոտենցիալ կիրառությունների ավելի լայն շրջանակի պայմաններում զարմանալի չէ, որ ցենոսֆերաների նկատմամբ հետաքրքրությունն աճում է։ Քանի դեռ արտադրանքի մշակողները փնտրում են թեթև լցոնիչներ, բարելավված դեղերի մատակարարման համակարգեր, բարելավված ծածկույթներ, ցեմենտի փոխարինիչներ և կոմպոզիտային հավելումներ, ապա ցենոսֆերաների կարիքը կլինի։ Բացի այդ, այս բազմակողմանի ոլորտների նոր կիրառությունների ուսումնասիրությունների աճով, միայն ժամանակը ցույց կտա, թե որտեղ է ցենոսֆերաների ապագան։