Daudzas cenosfēras, daudzi pielietojumi

Lai gan jūs, iespējams, to nezināt, mūsdienu pasaulei ir daudz iemeslu būt pateicīgai par cenosfērām.

Tikai daži cilvēki zina par to eksistenci, vēl mazāk cilvēku zina, no kurienes tie ir. Lai gan ātrs ieskats Vikipēdijā, visu avotu avotā, neinformētajiem sniegs informāciju, ka "cenosfēra ir viegla, inerta, doba sfēra, kas galvenokārt izgatavota no silīcija dioksīda un alumīnija oksīda un piepildīta ar gaisu vai inertu gāzi, kas parasti rodas kā ogļu sadegšanas blakusprodukts termoelektrostacijās. Cenosfēru krāsa variē no pelēkas līdz gandrīz baltai, un to blīvums ir aptuveni 0,4–0,8 g/cm3 (0,014–0,029 mārciņas/kubikcollās), kas tām piešķir lielu peldspēju."

Tomēr tas maz ko pasaka par šo sīko, bet spēcīgo pelnu bumbiņu patieso skaistumu. To patiesais spēks slēpjas to pielietojuma daudzveidībā. Kā norāda Francijas rūpniecības žurnāls “Industrie & Technologies”: “Pateicoties to zemajam blīvumam, mazajam izmēram, sfēriskajai formai, mehāniskajai izturībai, augstajai kušanas temperatūrai, ķīmiskajai inercei, izolācijas īpašībām un zemajai porainībai, mikrosfēras [pazīstamas arī kā cenosfēras] atrod plašu pielietojumu klāstu rūpniecībā. Jo īpaši [tās ir ideāli piemērotas] materiālu armēšanai vai korozijas izturības vai siltumizolācijas un skaņas izolācijas piešķiršanai pārklājumiem vai krāsām. Tās var raksturot kā daudzfunkcionālas pildvielas, un tās labi integrējas sveķos un saistvielās, piemēram, termoplastikā un termoreaktīvos materiālos.”

Cenosfēras krāsās un pārklājumos

Cenosfēras ir ļoti daudz pielietojumu krāsu un rūpniecisko pārklājumu nozarē, pateicoties to sniegtajām papildu īpašībām. Piemēram, cenosfēras bieži izmanto pārklājumos, lai kontrolētu infrasarkano starojumu, dodot šiem pārklājumiem priekšrocības salīdzinājumā ar tiem, kas tikai cenšas ierobežot siltumvadītspēju.

Tikmēr pārklājumu eksperti uzņēmumā Petra Buildcare Products skaidro, kā cenosfēras “…uzlabo krāsas kvalitāti, palielinot produkta apjomu un blīvumu. Pēc uzklāšanas uz sienas keramikas lodītes mēdz sarauties, tādējādi uz sienas izveidojot cieši noslēgtu plēvi.”

Cenosfēras sintaktiskajās putās

Cenosfēras bieži izmanto, lai izgatavotu "sintaktiskās putas". Tās ir specializētas cietvielas, kurās cenosfēras tiek izmantotas kā pildviela, lai nodrošinātu virkni priekšrocību, sākot no zemākām izmaksām līdz papildu izturībai, skaņas izolācijai, peldspējai un termiskai aizsardzībai.

Engineered Syntactic Systems eksperti sintaktiskās putas apraksta šādi;

“Ar terminu “sintaktiskā” tiek apzīmēta sakārtota struktūra, ko nodrošina dobās sfēras. Termins “putas” attiecas uz materiāla šūnaino raksturu. Pateicoties unikālajām īpašībām – augstai izturībai pie zema blīvuma –, sintaktiskās putas ir plaši izmantotas zemūdens peldspējas nodrošināšanā. Sintaktiskie materiāli ir izturīgi pret hidrostatiskā spiediena un ilgstošas ​​iedarbības kombinēto ietekmi, kas padara tos ideāli piemērotus okeāna apsaimniekošanas projektiem, piemēram, kabeļu un cieto pludiņu izgatavošanai, kā arī instrumentu atbalstam. Tie nodrošina arī izturību un strukturālo integritāti ar ievērojami mazāku svaru uz tilpuma attiecību nekā vairums tradicionālo materiālu, kas padara tos par pievilcīgu izvēli daudzos aizsardzības un civilās inženierijas pielietojumos.”

Cenosfēras naftas urbšanā

Lai pierādītu cenosfēru nezināmo nozīmi, pietiek meklēt to būtisko lomu naftas rūpniecībā. Lai gan visi zina par naftas nozīmi mūsdienu pasaulē, maz zināms fakts, ka cenosfēras, kā norāda Francijas rūpniecības žurnāls Industrie & Technologies, "...jau vairākus gadus tiek izmantotas naftas urbšanas jomā, lai samazinātu naftas cementa pastas blīvumu, nepalielinot ūdens saturu".

Cenosfēras plastmasā un polimēros

Cenosfēras tiek izmantotas arī plastmasas un polimēru ražošanā, jo to pārveidojamā forma vai izturība palīdz novērst termoplastu un termoreaktīvo plastmasu saraušanos.

Tos izmanto arī mūsdienu kompozītmateriālos automobiļu rūpniecībā. Piemēram, 2016. gada Chevrolet Corvette satur “lokšņu formēšanas masu, kurā stikla mikrosfēras aizstāj kalcija karbonāta pildvielu un samazina sporta automašīnas Stingray Coupe modeļa svaru par 20 mārciņām [9 kg]”. Ražotāja Continental Structural Plastics Inc. viceprezidents Probirs Guha skaidro cenosfēru iekļaušanas iemeslu kompozītmateriālā, sakot, ka “tipiskā SMC formula šāda veida transportlīdzekļu pielietojumam sastāv no 20 tilpuma % stikla šķiedras stiegrojuma, 35 % sveķiem un 45 % pildvielas, parasti kalcija karbonāta”, piebilstot, ka “šis jaunais SMC [lokšņu formēšanas masa] ir izmaksu ziņā konkurētspējīga ar alumīniju”.

Cenosfēras betonā

Gadiem ilgi cenosfēras ir bijušas noderīga piedeva betonam, nodrošinot papildu izturību un/vai skaņas izolāciju, vienlaikus samazinot blīvumu. Džefs Džirards, Betona virsmu institūta prezidents, skaidro šīs priekšrocības, sakot: “Teorētiski cenosfēras var aizstāt daļu no betonā izmantotajām normāla svara smiltīm. Cenosfēru blīvums ir mazāks nekā ūdenim (vidēji 0,7 pret ūdenim 1,0); kvarca smilšu daļiņu blīvums parasti ir aptuveni 2,65. Tas nozīmē, ka 1 mārciņa cenosfēru aizņem tādu pašu absolūto tilpumu kā aptuveni 3,8 mārciņas smilšu.”

Arī “Industrie & Technologies” izklāsta cenosfēru izmantošanu kā līdzekli trokšņa piesārņojuma samazināšanai, norādot, ka “[cenosfēras tiek izmantotas] būvmateriālos betona atvieglošanai, vienlaikus saglabājot 30 MPa spiedes stiprību pie blīvuma 1,6 T/m3, uzlabojot to hermētiskumu un samazinot skaņas caurlaidību. Piemēram, Sanktpēterburgas Lietišķo nanotehnoloģiju zinātniskais un tehniskais centrs (STCAN) ir iesaistīts tiltu būvniecībā no šāda betona Krievijā [klusākai ceļa virsmai]. Cenosfēras tiek izmantotas arī, lai uzlabotu apmetumu, javu un ģipša siltumizolācijas un skaņas izolācijas īpašības, ko izmanto sienām, grīdām un griestiem. Pievienojot 40% cenosfēru, trokšņa caurlaidības koeficients samazinās uz pusi.”

Cenosfēras farmācijā

Cenosfēras farmācijas nozarē tiek izmantotas jau daudzus gadus, jo mazās bumbiņas, pārklātas ar zālēm, var kalpot kā gandrīz ideāls transportēšanas līdzeklis. Turklāt, kā atzīmē Francijas nozares žurnāls “Industrie & Technologies”, “ar sudraba oksīdu pārklātas cenosfēras var, piemēram, integrēt pārsējos, lai paātrinātu brūču dzīšanu.”

Cenosfēras progresīvās rūpniecības nozarēs

Tiek veikts liels pētījumu apjoms, lai atklātu jaunus šī daudzpusīgā blakusprodukta pielietojumus. Piemēram, izmantojot magnētiskās cenosfēras, tiek izstrādāti jauni katalizatori metāna oksidācijas procesam.

Cenosfēras tiek izmantotas arī metāla matricas kompozītu (MMC) izstrādē — dažādu materiālu izstrādē, kas mēģina apvienot sfēru augsto enerģijas absorbciju, triecienizturību un zemo blīvumu ar citu vielu īpašībām. Citi, piemēram, Pols Biju-Duvals no Džordžijas Tehnoloģiju institūta Atlantā, ir smagi strādājuši pie bezcementa būvmateriālu izstrādes. Viņa darbs turpinās, papildinot cenosfēru maisījumu ar tādiem priekšmetiem kā bambuss un metāla caurules, lai atrastu alternatīvas, lētākas, izturīgākas un videi draudzīgākas būvniecības metodes.

Tikmēr Krievijas Zinātņu akadēmijas Ķīmijas un ķīmiskās tehnoloģijas institūts Krasnojarskā pēta veidus, kā cenosfēras varētu izmantot katalītiskās transformācijās. Savukārt BAE Systems mēģina izmantot cenosfēras krāsās, lai atbalstītu neredzamību infrasarkanajā spektrā, tādējādi ļaujot militārajiem kuģiem izmantot "neredzamības apmetņus".

Ņemot vērā tik plašo pielietojumu klāstu un vēl plašāku potenciālo pielietojumu klāstu, nav brīnums, ka pieaug interese par cenosfērām. Kamēr vien produktu izstrādātāji meklēs vieglas pildvielas, uzlabotas zāļu piegādes sistēmas, uzlabotus pārklājumus, cementa aizstājējus un kompozītmateriālu piedevas, cenosfēras būs nepieciešamas. Turklāt, pieaugot pētījumiem par jauniem šo daudzpusīgo sfēru pielietojumiem, tikai laiks rādīs, kāda būs cenosfēru nākotne.