Veliko cenosfer, veliko aplikacij

Čeprav morda ne veste, ima sodobni svet veliko razlogov za hvaležnost za cenosfere.

Malo ljudi ve za njihov obstoj, še manj pa ve, od kod prihajajo. Čeprav bo hiter pogled na Wikipedijo, vir vseh virov, nepoučenemu povedal, da je »cenosfera lahka, inertna, votla krogla, sestavljena predvsem iz silicijevega dioksida in aluminijevega oksida ter napolnjena z zrakom ali inertnim plinom, ki običajno nastane kot stranski produkt zgorevanja premoga v termoelektrarnah. Barva cenosfer se giblje od sive do skoraj bele, njihova gostota pa je približno 0,4–0,8 g/cm3 (0,014–0,029 lb/cu in), kar jim daje veliko vzgonsko moč.«

Vendar to le malo opiše resnično lepoto teh drobnih, a močnih kroglic pepela. Njihova resnična moč namreč leži v raznolikosti njihove uporabe. Kot navaja francoska industrijska revija Industrie & Technologies: »Zaradi nizke gostote, majhnosti, sferične oblike, mehanske trdnosti, visoke temperature taljenja, kemične vztrajnosti, izolacijskih lastnosti in nizke poroznosti mikrosfere [znane tudi kot cenosfere] najdejo široko paleto uporabe v industriji. Še posebej [so idealne] za ojačitev materialov ali za dajanje lastnosti odpornosti proti koroziji ali toplotne in zvočne izolacije premazom ali barvam. Lahko jih opišemo kot večnamenska polnila in se dobro integrirajo v smole in veziva, kot so termoplasti in termoreaktivne mase.«

Cenosfere v barvah in premazih

Cenosfere se v industriji barv in industrijskih premazov uporabljajo na številne načine zaradi dodatnih lastnosti, ki jih zagotavljajo. Cenosfere se na primer pogosto uporabljajo v premazih za nadzor infrardečega sevanja, kar daje tem premazom prednost pred tistimi, ki zgolj poskušajo omejiti toplotno prevodnost.

Medtem strokovnjaki za premaze pri Petra Buildcare Products pojasnjujejo, kako cenosfere »… izboljšajo kakovost barve z izboljšanjem volumna in gostote izdelka. Po nanosu na steno se keramične kroglice ponavadi skrčijo in tako ustvarijo tesno stisnjen film na steni.«

Cenosfere v sintaktičnih penah

Cenosfere se pogosto uporabljajo za izdelavo "sintaktičnih pen". To so specializirane trdne snovi, ki uporabljajo cenosfere kot polnilo, kar zagotavlja številne prednosti, od nižjih stroškov do dodatne trdnosti, zvočne izolacije, vzgona in toplotne zaščite.

Strokovnjaki pri Engineered Syntactic Systems opisujejo sintaktično peno na naslednji način;

„Sintaktični“ del se nanaša na urejeno strukturo, ki jo zagotavljajo votle krogle. Izraz „pena“ se nanaša na celično naravo materiala. Zaradi svojih edinstvenih lastnosti visoke trdnosti pri nizki gostoti se je sintaktična pena pogosto uporabljala v podvodnih plovnih aplikacijah. Sintaktični materiali so odporni na kombinirani učinek hidrostatičnega tlaka in dolgotrajne izpostavljenosti, zaradi česar so idealni za oceanske projekte, kot so plovci za kable in žoge ter podpora za instrumente. Zagotavljajo tudi trdnost in strukturno celovitost pri bistveno manjši teži na prostornino kot večina tradicionalnih materialov, zaradi česar so privlačna izbira v številnih obrambnih in gradbenih aplikacijah.“

Cenosfere pri vrtanju nafte

Za dokaz neznanega pomena cenosfer vam ni treba iskati dlje, saj je ključna vloga, ki jo imajo v naftni industriji. Čeprav vsi vedo za pomen nafte v sodobnem svetu, je malo znano dejstvo, da se cenosfere, kot navaja francoska industrijska revija Industrie & Technologies, »…že nekaj let uporabljajo na področju vrtanja nafte za zmanjšanje gostote naftne cementne paste, ne da bi se povečala vsebnost vode.«

Cenosfere v plastiki in polimerih

Cenosfere se uporabljajo tudi pri izdelavi plastike in polimerov, saj njihova preoblikovalna oblika ali trdnost pomaga preprečiti krčenje termoplastov in termoreaktivnih plastik.

Uporabljajo se tudi v sodobnih kompozitih v avtomobilski industriji. Na primer, Chevrolet Corvette letnik 2016 vsebuje »komponento za litje plošč, v kateri steklene mikrosfere nadomeščajo polnilo iz kalcijevega karbonata in s tem pri športnem avtomobilu Stingray Coupe zmanjšajo težo modela 9 kg.« Podpredsednik proizvajalca Continental Structural Plastics Inc., Probir Guha, pojasnjuje razlog za vključitev cenosfer v kompozit, ko pravi, da »tipična formula SMC za to vrsto uporabe v vozilu vsebuje 20 volumskih % ojačitve iz steklenih vlaken, 35 % smole in 45 % polnila, običajno kalcijevega karbonata,« in dodaja, da je »ta nova SMC [komponenta za litje plošč] cenovno konkurenčna aluminiju.«

Cenosfere v betonu

Cenosfere so že leta uporaben dodatek betonu, saj zagotavljajo dodatno trdnost in/ali zvočno izolacijo, hkrati pa znižujejo gostoto. Jeff Girard, predsednik Inštituta za betonske pulte, pojasnjuje te prednosti: »Teoretično lahko cenosfere nadomestijo nekaj peska normalne teže, ki se uporablja v betonu. Cenosfere imajo gostoto, ki je manjša od gostote vode (v povprečju 0,7 v primerjavi z 1,0 pri vodi); delci kremenčevega peska imajo običajno gostoto približno 2,65. To pomeni, da 1 funt cenosfer zavzame enako absolutno prostornino kot približno 3,8 funta peska.«

Industrie & Technologies prav tako opisuje uporabo cenosfer kot sredstva za zmanjšanje hrupa in navaja, da se »[Cenosfere uporabljajo] v gradbenih materialih za lažjo betonsko maso, hkrati pa ohranjajo tlačno trdnost 30 MPa pri gostoti 1,6 T/m3, kar izboljša njihovo tesnost in zmanjša prenos zvoka. Znanstveno-tehnični center za uporabne nanotehnologije v Sankt Peterburgu (STCAN) na primer sodeluje pri gradnji mostov s takimi betoni v Rusiji [za tišjo cestno površino]. Cenosfere se uporabljajo tudi za izboljšanje toplotnoizolacijskih in zvočnoizolacijskih lastnosti ometov, malt in mavcev, ki se uporabljajo za stene, tla in strope. Dodatek 40 % prostornine cenosfer prepolovi koeficient prenosa hrupa.«

Cenosfere v farmacevtskih izdelkih

Cenosfere se v farmacevtski industriji uporabljajo že vrsto let, saj lahko majhne kroglice, prevlečene z zdravili, delujejo kot skoraj popolna transportna naprava. Poleg tega, kot ugotavlja francoska industrijska revija Industrie & Technologies, »se lahko cenosfere, prevlečene s srebrovim oksidom, na primer vključijo v obloge, da se pospeši celjenje ran.«

Cenosfere v naprednih panogah

Izvaja se veliko raziskav za odkrivanje novih uporab tega vsestranskega stranskega produkta. Na primer, razvijajo se novi katalizatorji za proces oksidacije metana z uporabo magnetnih cenosfer.

Cenosfere se uporabljajo tudi pri razvoju kovinsko-matričnih kompozitov (MMC), različnih materialov, ki poskušajo združiti visoko absorpcijo energije, odpornost proti udarcem in nizko gostoto krogel z lastnostmi drugih snovi. Drugi, kot je Paul Biju-Duval z Tehnološkega inštituta Georgia s sedežem v Atlanti, so trdo delali na razvoju gradbenih materialov brez cementa. Njegovo delo se nadaljuje in mešanici cenosfer dodaja elemente, kot sta bambus in kovinske cevi, kot sredstvo za iskanje alternativnih, cenejših, močnejših in okolju prijaznejših gradbenih metod.

Medtem Inštitut za kemijo in kemijsko tehnologijo Ruske akademije znanosti v Krasnojarsku preučuje načine uporabe cenosfer v katalitičnih transformacijah. BAE systems pa poskuša uporabiti cenosfere v barvah kot sredstvo za podporo nevidnosti v infrardečem spektru, kar bi vojaškim plovilom omogočilo, da imajo "plašče nevidnosti".

S tako širokim naborom uporab in še širšim naborom potencialnih uporab ni čudno, da zanimanje za cenosfere narašča. Dokler bodo razvijalci izdelkov iskali lahka polnila, izboljšane sisteme za dajanje zdravil, izboljšane premaze, nadomestke za cement in kompozitne dodatke, bo obstajala potreba po cenosferah. Poleg tega bo s povečanimi raziskavami novih uporab za te vsestranske krogle le čas pokazal, kje je prihodnost cenosfer.