Mikrosfer kaca berongga (HGM), sebagai pengisi bahan komposit, telah banyak diterapkan di bidang-bidang seperti lapisan dan pengecatan, bahan khusus, dan eksplorasi sumber daya karena strukturnya yang ringan, berongga, insulasi termal, dan sifat kimia yang stabil. Dalam beberapa tahun terakhir, dalam industri pelapis, para peneliti telah secara signifikan mengatasi tantangan seperti kompatibilitas antarmuka yang buruk dan kekuatan ikatan antarmuka yang lemah antara HGM dan matriks resin melalui teknologi modifikasi. Kemajuan ini secara bertahap telah mengurangi berbagai cacat pada pelapis yang ditingkatkan dengan HGM, yang mengarah ke cakupan aplikasi yang semakin luas dan karakteristik kinerja yang lebih luar biasa. Artikel ini akan menganalisis secara singkat berbagai aplikasi mikrosfer kaca berongga di bidang pelapis dan mengeksplorasi prospek masa depannya.
Pelapis isolasi termal
HGM memiliki kepadatan rendah dan fluiditas tinggi. Ia juga memiliki konduktivitas termal yang rendah. Karena sifat-sifat ini, ia berfungsi sebagai pengisi penting dalam material komposit insulasi termal. Bentuk bola berongga yang kecil mengubah cara cahaya bergerak saat mengenai cangkang. Ini meningkatkan hamburan balik dan reflektivitas cahaya pada lapisan. Hasilnya, ia mengurangi energi radiasi termal eksternal agar tidak masuk dan menahan panas. Selain itu, struktur berongga berdinding tipis dari HGM memiliki konduktivitas termal yang mendekati konduktivitas termal udara [0,026 W/(m·K)]. Fitur ini membantu mengurangi konduksi panas pada kedua sisi lapisan secara efektif.
Baru-baru ini, para peneliti telah menggunakan HGM dalam berbagai pelapis isolasi termal.
Efek isolasi termal bergantung pada beberapa faktor utama:
- Ukuran partikel
- Kepadatan partikel
- Ketebalan lapisan
- Jumlah yang ditambahkan
Pelapis insulasi termal yang lebih tebal biasanya meningkatkan efek insulasi termal HGM. Namun, pelapis ini juga dapat menyebabkan penyusutan parah pada lapisan basah saat mengering, yang secara signifikan mengurangi daya rekat pelapis. Mengurangi ketebalan pelapis sekaligus meningkatkan daya rekat merupakan tantangan utama. Kita memerlukan modifikasi permukaan yang efektif dan penyebaran HGM yang seragam. Selain itu, kita harus memastikan pelapis mempertahankan kinerja insulasi termal yang sangat baik. Keseimbangan ini sangat penting dalam penelitian saat ini.
Pelapis tahan api
HGM adalah material anorganik. Material ini tidak mudah terbakar dan tahan api. Karena sifat-sifat ini, material ini dapat digunakan untuk membuat pelapis tahan api. HGM berfungsi sebagai penghambat api dengan memperlambat perpindahan panas. Konduktivitas termalnya yang rendah menunda panas eksternal mencapai bagian dalam. Hal ini membantu memperlambat penyebaran api pada permukaan pelapis. Hasilnya, material ini mengurangi laju dekomposisi termal pada substrat. Selain itu, bobot HGM yang ringan menurunkan kepadatan pelapis tahan api yang tebal dan tidak memuai. Hal ini membantu mengurangi beban pada substrat struktur baja.
Penelitian menunjukkan bahwa pelapis tahan api dengan HGM sebagai pengisi bekerja lebih baik daripada pelapis dengan perlite atau sepiolite yang mengembang. Hal ini berlaku bahkan dengan jumlah yang sama yang ditambahkan. Peneliti lain menggabungkan HGM dengan pengisi. Ini termasuk nano-silika, butiran mikro silika berongga, dan boron karbida. Mereka menemukan campuran terbaik untuk kinerja tahan api. HGM dalam pelapis tahan api intumescent juga mencegah penghambat api lainnya mengembang. Hal ini dapat menyebabkan pelapis terkelupas dan mengurangi kekuatan tahan apinya. Oleh karena itu, ketika digunakan sebagai pengisi tahan api, HGM lebih banyak digunakan dalam pelapis tahan api yang tidak mengembang.
Lapisan anti korosi
HGM memiliki kekuatan tekan yang kuat dan tahan korosi dengan baik. Ia juga memiliki bahan kimia stabilitas. Jadi, dapat digunakan untuk membuat pelapis anti-korosi. Meningkatkan ketahanan aus dan benturan pada pelapis. Juga mengurangi porositas. Ini memperlambat masuknya garam dan kelembapan. Hasilnya, struktur baja bertahan lebih lama. Dalam pelapis anti-korosi, HGM membantu bubuk seng menyebar secara merata. Bentuknya yang bulat seperti bantalan bola. Ini membuat pelapis mengalir lebih baik. Ini menghentikan pengisi dari pengendapan dan meningkatkan efisiensi bubuk seng.
Peneliti menemukan bahwa mengganti sebagian bubuk seng dengan HGM dapat memangkas biaya pelapisan. Bubuk seng masih memenuhi standar anti-korosi, tetapi ketahanannya terhadap semprotan garam akan lebih rendah. HGM dan agen tixotropik bekerja sama dengan baik. Keduanya mencegah bubuk seng menggumpal atau mengendap. Ini membantu menjaga lapisan anti-korosi tetap stabil selama penyimpanan. HGM memiliki struktur bulat positif. Ini berarti bubuk seng menyerap lebih sedikit minyak daripada bahan pengisi lainnya. Jadi, bubuk seng membantu menurunkan viskositas pelapis. Hasilnya, bubuk seng meningkatkan kinerja konstruksi. HGM dapat meningkatkan fluiditas pelapisan. Ini membantu bubuk seng menyebar secara merata. Bubuk seng juga mencegah retakan lapisan cat dan meningkatkan perbaikan retakan tersebut sendiri.
Pelapis Penyerap Radar
Pelapis penyerap memiliki aplikasi penting dalam senjata militer. Pelapis penyerap tradisional sering kali menggunakan bahan pengisi seperti ferit dan serbuk logam. Bahan-bahan ini padat, yang membuatnya sulit untuk mengurangi berat senjata dan peralatan. HGM tidak menyerap sendiri. Namun, jika Anda melapisinya dengan logam seperti Ag, Ni, Co, atau Cu, ia menjadi bahan penyerap yang baik. Struktur berongga HGM dapat memantulkan gelombang elektromagnetik beberapa kali. Logam pada permukaannya menciptakan kerugian histeresis dan kerugian resonansi feromagnetik. Kombinasi ini secara efektif memberikan perisai elektromagnetik.
Studi terkini menunjukkan bahwa pelapisan logam kimia pada HGM terutama bertujuan untuk menciptakan penyerap. Jarang sekali melihatnya digunakan sebagai pengisi atau perekat untuk pelapis penyerap. Pelapisan HGM dengan logam atau ferit dapat meningkatkan penggunaannya dalam pelapis penyerap. Pendekatan ini bertujuan untuk menciptakan material yang tipis, ringan, lebar, dan kuat.
HGM telah membuat terobosan signifikan dalam penelitian dan pengembangan. Mereka telah maju dalam beberapa bidang, termasuk pelapis insulasi termal, pelapis tahan api, pelapis anti-korosi, dan pelapis penyerap radar. HGM memiliki rencana yang menarik untuk bidang pelapis. Mereka akan fokus pada peningkatan kualitas fungsional. Mereka juga bertujuan untuk memangkas biaya produksi. Mengoptimalkan metode modifikasi merupakan tujuan utama lainnya. Ditambah lagi, mereka ingin meningkatkan sifat dispersi dan mekanis. Terakhir, HGM siap untuk berekspansi di pasar pelapis berdensitas rendah.