Selv om du kanskje ikke vet det, har den moderne verden mange grunner til å være takknemlig for cenosfærer.
Få mennesker vet om deres eksistens, enda færre vet hvor de kommer fra. Selv om et raskt blikk på Wikipedia, kilden til alle kilder, vil informere den uvitende om at «en cenosfære er en lett, inert, hul kule laget i stor grad av silika og alumina og fylt med luft eller inert gass, vanligvis produsert som et biprodukt av kullforbrenning ved termiske kraftverk. Fargen på cenosfærer varierer fra grå til nesten hvit, og tettheten deres er omtrent 0,4–0,8 g/cm3 (0,014–0,029 lb/cu in), noe som gir dem god oppdrift.»
Dette beskriver imidlertid lite av den sanne skjønnheten til disse små, men kraftige, ballene av flyveaske. For deres virkelige styrke ligger i mangfoldet av bruksområder. Som det franske bransjetidsskriftet Industrie & Technologies sier: «På grunn av sin lave tetthet, lille størrelse, sfæriske form, mekaniske styrke, høye smeltetemperatur, kjemiske treghet, isolerende egenskaper og lave porøsitet, finner mikrosfærer [også kjent som cenosfærer] et bredt spekter av bruksområder i industrien. Spesielt [er de ideelle] for å forsterke materialer eller gi egenskaper som korrosjonsbestandighet, eller termisk og lydisolasjon til belegg eller maling. De kan beskrives som multifunksjonelle fyllstoffer og integreres godt i harpikser og bindemidler som termoplast og herdeplast.»
Cenosfærer i maling og belegg
Det finnes mange bruksområder for cenosfærer i malings- og industriell beleggindustrien, på grunn av de ekstra egenskapene de gir. For eksempel brukes cenosfærer ofte i belegg for å kontrollere infrarød stråling, noe som gir disse beleggene en fordel i forhold til de som bare prøver å begrense varmeledningsevnen.
I mellomtiden forklarer beleggeksperter hos Petra Buildcare Products hvordan cenosfærer «… forbedrer kvaliteten på malingen ved å forbedre produktets volum og tetthet. Etter påføring på veggen har de keramiske kulene en tendens til å krympe, og dermed skape en tettpakket film på veggen.»
Cenosfærer i syntaktiske skum
Cenosfærer brukes ofte til å lage «syntaktiske skum». Dette er spesialiserte faste stoffer som bruker cenosfærer som fyllstoff for å gi en rekke fordeler, fra lavere kostnader til økt styrke, lydisolering, oppdrift og termisk beskyttelse.
Eksperter hos Engineered Syntactic Systems beskriver syntaktisk skum som følger;
«Den 'syntaktiske' delen refererer til den ordnede strukturen som de hule kulene gir. Begrepet 'skum' relaterer seg til materialets cellulære natur. Takket være dets unike egenskaper med høy styrke ved lav tetthet, har syntaktisk skum blitt mye brukt i oppdriftsapplikasjoner under vann. Syntaktiske materialer er motstandsdyktige mot den kombinerte effekten av hydrostatisk trykk og langvarig eksponering, noe som gjør dem ideelle for havprosjekter som kabel- og hardballflåter og instrumentstøtte. De gir også styrke og strukturell integritet til en betydelig lavere vekt per volum enn de fleste tradisjonelle materialer, noe som gjør dem til et attraktivt valg i mange forsvars- og anleggsapplikasjoner.»
Cenosfærer i petroleumsboring
For å bevise den ukjente betydningen av cenosfærer, trenger du ikke lete lenger enn den viktige rollen de spiller i petroleumsindustrien. For selv om alle vet om viktigheten av olje i den moderne verden, er det et lite kjent faktum at cenosfærer, som det franske bransjetidsskriftet Industrie & Technologies skriver, «… har blitt brukt i flere år innen oljeboring for å redusere tettheten av en petroleumssementpasta uten å øke vanninnholdet.»
Cenosfærer i plast og polymerer
Cenosfærer har også bruk i produksjon av plast og polymerer, ettersom deres omformbare form eller styrke bidrar til å unngå krymping i termoplast og termoherdende plast.
De brukes også i moderne kompositter i bilindustrien. For eksempel inneholder 2016-modellen av Chevrolet Corvette en «støpemasse der glassmikrosfærer erstatter kalsiumkarbonatfyllstoff og reduserer vekten av sportsbilens Stingray Coupé-modell med 9 kg.» Visepresidenten i produsenten Continental Structural Plastics Inc., Probir Guha, forklarer årsaken til inkluderingen av cenosfærer i kompositten ved å si at «den typiske SMC-formelen for denne typen kjøretøyapplikasjoner består av 20 volumprosent glassfiberforsterkning, 35 % harpiks og 45 % fyllstoff, vanligvis kalsiumkarbonat», og legger til at «denne nye SMC [støpemassen] er kostnadseffektiv med aluminium.»
Cenosfærer i betong
I årevis har cenosfærer vært et nyttig tilsetningsstoff til betong, noe som gir ekstra styrke og/eller lydisolasjon, samtidig som det senker tettheten. Jeff Girard, president ved The Concrete Countertop Institute, forklarer disse fordelene og sier: «I teorien kan cenosfærer erstatte noe av den normalvektige sanden som brukes i betong. Cenosfærer har en tetthet som er mindre enn vann (gjennomsnitt 0,7 mot vanns 1,0); kvartsandpartikler har vanligvis en tetthet på omtrent 2,65. Dette betyr at 0,45 kg cenosfærer tar opp samme absolutte volum som omtrent 1,3 kg sand.»
Industrie & Technologies skisserer også bruken av cenosfærer som et middel for å redusere støyforurensning, og sier at «[Cenosfærer brukes] i byggematerialer for å lette betong, samtidig som de opprettholder en trykkfasthet på 30 MPa ved en tetthet på 1,6 T/m3, noe som forbedrer tettheten og reduserer lydoverføringen. For eksempel er St. Petersburg Scientific and Technical Center of Applied Nanotechnologies (STCAN) involvert i bygging av broer med slik betong i Russland, [for en roligere veibane]. Cenosfærer brukes også til å forbedre varme- og lydisolasjonsegenskapene til gips, mørtel og puss, som brukes til vegger, gulv og tak. Et tillegg av 40 % volum av cenosfærer halverer støyoverføringskoeffisienten.»
Cenosfærer i legemidler
Cenosfærer har blitt brukt i legemiddelindustrien i mange år, ettersom de små kulene kan fungere som en nesten perfekt transportanordning når de er belagt med legemidler. I tillegg, som det franske bransjetidsskriftet Industrie & Technologies bemerker, kan «cenosfærer dekket med sølvoksid for eksempel integreres i bandasjer for å akselerere sårheling.»
Cenosfærer i avanserte industrier
Det forskes mye på nye bruksområder for dette allsidige biproduktet. For eksempel utvikles nye katalysatorer for metanoksidasjonsprosessen ved hjelp av magnetiske cenosfærer.
Cenosfærer brukes også i utviklingen av metallmatrisekompositter (MMC), en rekke materialer som forsøker å kombinere kulenes høye energiabsorpsjon, slagfasthet og lave tetthet med egenskapene til andre stoffer. Andre, som Paul Biju-Duval fra Georgia Institute of Technology i Atlanta, har jobbet hardt med utviklingen av sementfrie byggematerialer. Arbeidet hans fortsetter, og legger til en cenosfæreblanding med gjenstander som bambus og metallrør som et middel til å finne alternative, billigere, sterkere og mer miljøvennlige byggemetoder.
I mellomtiden studerer Institutt for kjemi og kjemisk teknologi ved Det russiske vitenskapsakademiet i Krasnoyarsk måter cenosfærer kan brukes i katalytiske transformasjoner. Mens BAE Systems forsøker å bruke cenosfærer i maling som et middel for å støtte usynlighet i det infrarøde spekteret, og dermed gjøre det mulig for militærfartøy å ha «usynlighetskapper».
Med et så bredt spekter av bruksområder, og et enda bredere spekter av potensielle bruksområder, er det ikke rart at interessen for cenosfærer vokser. Så lenge produktutviklere ser etter lette fyllstoffer, forbedrede medikamentleveringssystemer, forbedrede belegg, sementerstatninger og kompositttilsetningsstoffer, vil det være behov for cenosfærer. I tillegg, med økt forskning på nye bruksområder for disse allsidige sfærene, vil bare tiden vise hvor fremtiden til cenosfærer ligger.
Publisert: 28. desember 2021