中空ガラス微小球（HGM）は、複合材料の充填材として、次のような分野で広く応用されています。 コーティング 中空ガラス微小球は、軽量、中空構造、断熱性、化学的に安定した特性を持つことから、自動車、塗装、特殊材料、資源探査などの分野で広く使用されています。近年、コーティング業界では、研究者が改質技術を通じて、HGMと樹脂マトリックス間の界面適合性の低さや界面結合強度の弱さなどの課題に大きく取り組んできました。これらの進歩により、HGM強化コーティングのさまざまな欠陥が徐々に緩和され、適用範囲がますます広がり、性能特性がより顕著になっています。この記事では、コーティング分野における中空ガラス微小球の多様な用途を簡単に分析し、将来の展望を探ります。
断熱コーティング
HGMは、密度が低く、流動性が高く、熱伝導率が低いという特徴があるため、断熱複合材料の重要な充填材として機能します。小さな中空の球体形状により、シェルに当たったときの光の進み方が変わります。これにより、コーティングの後方散乱と光反射率が向上します。その結果、外部の熱放射エネルギーの通過が低減され、熱が外部に漏れるのを防ぎます。また、HGMの薄壁中空構造は、空気に近い熱伝導率（0.026 W/(m·K)）を持ちます。この特徴により、コーティングの両面での熱伝導を効果的に低減できます。
最近、研究者はさまざまな断熱コーティングに HGM を使用しています。
断熱効果はいくつかの重要な要素に依存します。
- 粒子サイズ
- 粒子密度
- コーティングの厚さ
- 追加された金額
通常、断熱コーティングを厚くすると、HGM の断熱効果が向上します。ただし、乾燥時にウェットフィルムが著しく収縮し、コーティングの接着性が大幅に低下することもあります。コーティングの厚さを減らしながら接着性を向上させることが重要な課題です。効果的な表面改質と HGM の均一な分散が必要です。また、コーティングが優れた断熱性能を維持できるようにする必要があります。このバランスは、現在の研究で非常に重要です。
難燃コーティング
HGM は無機材料です。不燃性で難燃性です。これらの特性により、難燃性コーティングの製造に使用できます。HGM は熱伝達を遅らせることで難燃剤として機能します。熱伝導率が低いため、外部の熱が内部に到達するのが遅くなります。これにより、コーティング表面での炎の広がりが遅くなります。その結果、基材の熱分解速度が低下します。また、HGM は軽量であるため、厚くて膨張しない難燃性コーティングの密度が低くなります。これにより、鉄骨構造基材への負荷が軽減されます。
研究によると、HGM を充填剤として使用した難燃性コーティングは、膨張パーライトやセピオライトを使用したものよりも効果が高いことが示されています。これは、同じ量を添加した場合でも当てはまります。他の研究者は、HGM を充填剤と組み合わせました。これには、ナノシリカ、中空シリカマイクロビーズ、炭化ホウ素が含まれます。彼らは、難燃性性能に最適な組み合わせを見つけました。膨張性難燃性コーティングの HGM は、他の難燃剤の膨張も防ぎます。これにより、コーティングが剥がれ、難燃強度が低下する可能性があります。したがって、難燃性充填剤として使用される場合、HGM は非膨張性難燃性コーティングでより多く使用されます。
防錆コーティング
HGMは圧縮強度が強く、耐腐食性にも優れています。また、 化学薬品 安定性。そのため、防錆コーティングに使用できます。コーティングの耐摩耗性と耐衝撃性が向上します。また、多孔性も低下します。これにより、塩分や水分の浸入が遅くなります。その結果、鉄骨構造の寿命が長くなります。防錆コーティングでは、HGM は亜鉛粉末が均一に広がるのを助けます。その丸い形状はボール ベアリングのようなものです。これにより、コーティングの流れが良くなります。フィラーが沈降するのを防ぎ、亜鉛粉末の効率を高めます。
研究者たちは、亜鉛粉末の一部を HGM に置き換えることでコーティング コストを削減できることを発見しました。HGM は依然として防食基準を満たしていますが、塩水噴霧耐性は低くなります。HGM とチキソトロピー剤は相性がよく、亜鉛粉末が凝集したり沈降したりするのを防ぎます。これにより、保管中に防食コーティングを安定させることができます。HGM は正球形構造です。つまり、他のフィラーよりも油を吸収しにくいということです。そのため、コーティングの粘度を下げるのに役立ちます。その結果、施工性能が向上します。HGM はコーティングの流動性を向上させることができます。これにより、亜鉛粉末が均一に分散します。また、塗膜のひび割れを防ぎ、ひび割れの自己修復を促進します。
レーダー吸収コーティング
吸収コーティングは軍事兵器に重要な用途があります。従来の吸収コーティングでは、フェライトや金属粉末などの充填剤がよく使用されます。これらの材料は密度が高いため、武器や装備の重量を軽減することが困難です。HGM はそれ自体では吸収しません。ただし、Ag、Ni、Co、Cu などの金属でメッキすると、優れた吸収材料になります。HGM の中空構造は、電磁波を何度も反射できます。表面の金属は、ヒステリシス損失と強磁性共鳴損失を生み出します。この組み合わせにより、効果的に電磁シールドが実現します。
現在の研究によると、HGM への化学金属めっきは主に吸収材の作成を目的としています。吸収コーティングの充填材や接着剤として使用されることはまれです。HGM を金属またはフェライトでコーティングすると、吸収コーティングでの使用が向上します。このアプローチは、薄く、軽く、幅が広く、強度のある材料を作成することを目的としています。
HGM は研究開発において大きな進歩を遂げました。断熱コーティング、難燃コーティング、防食コーティング、レーダー吸収コーティングなど、いくつかの分野で進歩を遂げています。HGM はコーティング分野に刺激的な計画を立てています。機能品質の向上に重点を置く予定です。また、生産コストの削減も目指しています。改質方法の最適化も重要な目標の 1 つです。さらに、分散性と機械的特性の向上も目指しています。最後に、HGM は低密度コーティング市場での拡大を計画しています。