צנוספרות רבות, יישומים רבים

למרות שאולי אינכם יודעים זאת, לעולם המודרני יש סיבות רבות להיות אסיר תודה על צנוספרות.

מעטים יודעים על קיומן, ועוד פחות אנשים יודעים מאיפה הוא בא. למרות שמבט חטוף בוויקיפדיה, המקור של כל המקורות, יודיע למי שלא יודע ש"קנוספרה היא כדור קל משקל, אינרטי וחלול, העשוי ברובו מסיליקה ואלומינה ומלא באוויר או בגז אינרטי, המיוצר בדרך כלל כתוצר לוואי של שריפת פחם בתחנות כוח תרמיות. צבע הקנוספרות משתנה מאפור ללבן כמעט וצפיפותן היא כ-0.4-0.8 גרם/סמ"ק (0.014-0.029 ליברות/אינץ' מעוקב), מה שמעניק להן ציפה רבה."

עם זאת, אין בכך כדי לתאר את היופי האמיתי של כדורי אפר פחם זעירים אך עוצמתיים אלה. שכן כוחם האמיתי טמון במגוון השימושים בהם. כפי שכתב העת הצרפתי לתעשייה, Industrie & Technologies, מציין: "בשל צפיפותם הנמוכה, גודלם הקטן, צורתם הכדורית, חוזקם המכני, טמפרטורת ההיתוך הגבוהה, האינרציה הכימית, תכונות הבידוד והנקבוביות הנמוכה, מיקרו-כדורים [הידועים גם בשם צנו-כדורים] מוצאים מגוון רחב של יישומים בתעשייה. בפרט, [הם אידיאליים] לחיזוק חומרים או להקניית תכונות של עמידות בפני קורוזיה, או בידוד תרמי וקול לציפויים או צבעים. ניתן לתאר אותם כחומרי מילוי רב-תכליתיים והם משתלבים היטב בשרפים ובקלסרים כמו תרמופלסטיים ותרמוסטיים."

צנוספרות בצבעים וציפויים

ישנם שימושים רבים לצנוספרות בתעשיית הצבע והציפויים התעשייתיים, בשל התכונות הנוספות שהן מספקות. לדוגמה, צנוספרות משמשות לעתים קרובות בציפויים לשליטה בקרינה אינפרא אדומה, מה שנותן לציפויים אלו יתרון על פני ציפויים שמנסים רק להגביל את המוליכות התרמית.

בינתיים, מומחי ציפויים בחברת פטרה בילדקר פרודקטס מסבירים כיצד צנוספרות, "... משפרות את איכות הצבע על ידי שיפור הנפח והצפיפות של המוצר. לאחר היישום על הקיר, חרוזי הקרמיקה נוטים להתכווץ ובכך ליצור שכבה צפופה על הקיר."

קנוספירות בקצף תחבירי

צנוספרות משמשות לעתים קרובות לייצור 'קצף תחבירי'. אלו הן מוצקים ייעודיים המשתמשים בצנוספרות כחומר מילוי כדי לספק מגוון רחב של יתרונות, החל מעלות נמוכה יותר, ועד לחוזק נוסף, בידוד קול, ציפה והגנה תרמית.

מומחים בחברת Engineered Syntactic Systems מתארים קצף תחבירי כדלקמן;

"החלק 'תחבירי' מתייחס למבנה המסודר המסופק על ידי הכדורים החלולים. המונח 'קצף' מתייחס לאופי התאי של החומר. הודות לתכונותיו הייחודיות של חוזק גבוה בצפיפות נמוכה, קצף תחבירי הפך לשימוש נרחב ביישומי ציפה תת-ימיים. חומרים תחביריים עמידים בפני ההשפעה המשולבת של לחץ הידרוסטטי וחשיפה ארוכת טווח, מה שהופך אותם לאידיאליים לפרויקטים של טיפוס ימי כגון מצופי כבלים וכדורים קשיחים ותמיכה במכשור. הם גם מספקים חוזק ושלמות מבנית במשקל נמוך משמעותית לנפח בהשוואה לרוב החומרים המסורתיים, מה שהופך אותם לבחירה אטרקטיבית ביישומי ביטחון והנדסה אזרחית רבים."

צנוספרות בקידוחי נפט

כדי להוכיח את חשיבותן הלא ידועה של צנוספרות, אין צורך להרחיק לתפקיד החיוני שהן ממלאות בתעשיית הנפט. בעוד שכולם יודעים על חשיבותו של הנפט בעולם המודרני, עובדה פחות ידועה היא שצנוספרות, כפי שמציין כתב העת הצרפתי Industrie & Technologies, "...שימשו מזה מספר שנים בתחום קידוחי הנפט כדי להפחית את צפיפותה של משחת צמנט נפט מבלי להגדיל את תכולת המים."

צנוספרות בפלסטיק ופולימרים

לצנוספרות יש שימוש גם בייצור פלסטיק ופולימרים, מכיוון שצורתן או חוזקן הניתנים לעיצוב מחדש מסייעים במניעת הצטמקות בתרמופלסטים ובפלסטיק תרמוסטי.

הם משמשים גם בחומרים מרוכבים מודרניים בתעשיית הרכב. לדוגמה, שברולט קורבט 2016 מכילה "תרכובת יציקה יריעה שבה מיקרוספירות זכוכית מחליפות את חומר המילוי של סידן פחמתי ומפחיתות 9 ק"ג ממשקל דגם הסטינגריי קופה של מכונית הספורט". סגן נשיא היצרן, Continental Structural Plastics Inc., פרוביר גוהא, מסביר את הסיבה להכללת הצנוספירות בחומר המרוכב באומרו כי "נוסחת ה-SMC האופיינית לסוג זה של יישום רכב כוללת 20% לפי נפח של חיזוק סיבי זכוכית, 35% שרף ו-45% חומר מילוי, בדרך כלל סידן פחמתי", והוסיף כי "תרכובת היציקה היריעה החדשה הזו תחרותית מבחינת עלות עם אלומיניום".

צנוספרות בבטון

במשך שנים, צנוספרות שימשו כתוסף שימושי לבטון, המספק חוזק נוסף ו/או בידוד קול, ובמקביל מפחיתות את הצפיפות. ג'ף ג'ירארד, נשיא מכון משטחי הבטון, מסביר את היתרונות הללו באומרו: "בתיאוריה, צנוספרות יכולות להחליף חלק מהחול במשקל רגיל המשמש בבטון. לצנוספרות יש צפיפות נמוכה מזו של מים (ממוצע של 0.7 לעומת 1.0 למים); לחלקיקי חול קוורץ יש בדרך כלל צפיפות של כ-2.65. משמעות הדבר היא שפאונד אחד של צנוספרות תופס את אותו נפח מוחלט כמו כ-3.8 פאונד של חול."

Industrie & Technologies, מתארת ​​גם את השימוש בצנוספרות כאמצעי להפחתת זיהום רעש, וקובעת כי "[צנוספרות משמשות] בחומרי בניין להבהרת בטון, תוך שמירה על חוזק דחיסה של 30 מגה פסקל בצפיפות של 1.6 T / m3, משפרות את האטימות שלהן ומפחיתות את העברת הקול שלהן. לדוגמה, המרכז המדעי והטכני לננוטכנולוגיות יישומיות של סנט פטרסבורג (STCAN) מעורב בבניית גשרים עם בטון כזה ברוסיה, [לצורך משטח כביש שקט יותר]. צנוספרות משמשות גם לשיפור איכויות הבידוד התרמי והקולי של טיח, מלט וטיח, המשמשים לקירות, רצפות ותקרות. תוספת של 40% צנוספרות נפחיות מחצית את מקדם העברת הרעש."

צנוספרות בתרופות

צנוספרות משמשות בתעשיית התרופות מזה שנים רבות, שכן הכדורים הקטנים יכולים לשמש ככלי הובלה כמעט מושלם כאשר הם מצופים בתרופות. בנוסף, כפי שמציין כתב העת הצרפתי Industrie & Technologies, "צנוספרות מצופות בתחמוצת כסף עשויות, למשל, להיות משולבות בחבישות על מנת להאיץ את ריפוי הפצעים."

צנוספרות בתעשיות מתקדמות

מחקר רב נערך כדי לגלות שימושים חדשים לתוצר לוואי רב-תכליתי זה. לדוגמה, מפותחים זרזים חדשים לתהליך חמצון מתאן באמצעות צנוספרות מגנטיות.

צנוספרות משמשות גם בפיתוח של חומרים מרוכבים מטריצה ​​מתכתית (MMC), מגוון חומרים המנסים לשלב את ספיגת האנרגיה הגבוהה, עמידות בפני פגיעות וצפיפות נמוכה של הכדורים עם תכונות של חומרים אחרים. אחרים, כמו פול ביז'ו-דובל מהמכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה שבסיסו באטלנטה, עבדו קשה בפיתוח חומרי בנייה ללא צמנט. עבודתו נמשכת, ומוסיף לתערובת הצנוספרה פריטים כמו במבוק וצינורות מתכתיים כאמצעי למציאת שיטות בנייה חלופיות, זולות יותר, חזקות יותר וידידותיות יותר לסביבה.

בינתיים, המכון לכימיה וטכנולוגיה כימית של האקדמיה הרוסית למדעים בקרסנויארסק בוחן דרכים בהן ניתן להשתמש בצנוספרות בטרנספורמציות קטליטיות. בעוד ש-BAE systems מנסה להשתמש בצנוספרות בצבע כאמצעי לתמיכה בהיעלמות בספקטרום האינפרא אדום, ובכך לאפשר לכלי שיט צבאיים "גלימות היעלמות".

עם מגוון כה רחב של שימושים, ומגוון רחב אף יותר של שימושים פוטנציאליים, אין פלא שהעניין בצנוספרות גובר. כל עוד מפתחי מוצרים מחפשים חומרי מילוי קלים, מערכות משופרות להובלת תרופות, ציפויים משופרים, תחליפי צמנט ותוספים מרוכבים, אז יהיה צורך בצנוספרות. בנוסף, עם מחקר מוגבר על שימושים חדשים לכדורים רב-תכליתיים אלה, רק הזמן יגיד היכן טמון עתיד הצנוספרות.