Mikrosfera kaca berongga (HGM), sebagai pengisi dalam bahan komposit, telah digunakan secara meluas dalam bidang seperti salutan dan lukisan, bahan khusus, dan penerokaan sumber kerana strukturnya yang ringan, berongga, penebat haba dan sifat kimia yang stabil. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dalam industri salutan, penyelidik telah menangani cabaran dengan ketara seperti keserasian antara muka yang lemah dan kekuatan ikatan antara muka yang lemah antara HGM dan matriks resin melalui teknologi pengubahsuaian. Kemajuan ini telah mengurangkan secara beransur-ansur pelbagai kecacatan dalam salutan yang dipertingkatkan HGM, yang membawa kepada skop aplikasi yang semakin luas dan ciri prestasi yang lebih cemerlang. Artikel ini akan menganalisis secara ringkas pelbagai aplikasi mikrosfera kaca berongga dalam bidang salutan dan meneroka prospek masa depan mereka.
Salutan penebat haba
HGM berketumpatan rendah dan mempunyai kecairan yang tinggi. Ia juga mempunyai kekonduksian haba yang rendah. Oleh kerana ciri-ciri ini, ia berfungsi sebagai pengisi penting dalam bahan komposit penebat haba. Bentuk sfera yang kecil dan berongga mengubah cara cahaya bergerak apabila ia mengenai cangkerang. Ini meningkatkan penyerakan belakang dan pemantulan cahaya salutan. Akibatnya, ia mengurangkan tenaga sinaran haba luaran daripada melalui dan mengekalkan haba keluar. Juga, struktur berongga berdinding nipis HGM mempunyai kekonduksian terma berhampiran udara [0.026 W/(m·K)]. Ciri ini membantu mengurangkan pengaliran haba pada kedua-dua belah lapisan dengan berkesan.
Baru-baru ini, penyelidik telah menggunakan HGM dalam salutan penebat haba yang berbeza.
Kesan penebat haba bergantung pada beberapa faktor utama:
- Saiz Zarah
- Ketumpatan zarah
- Ketebalan salutan
- Jumlah ditambah
Salutan penebat haba yang lebih tebal biasanya meningkatkan kesan penebat haba HGM. Walau bagaimanapun, ia juga boleh menyebabkan pengecutan teruk filem basah apabila ia kering, yang mengurangkan lekatan salutan dengan ketara. Mengurangkan ketebalan salutan sambil meningkatkan lekatan adalah cabaran utama. Kami memerlukan pengubahsuaian permukaan yang berkesan dan penyebaran seragam HGM. Selain itu, kita mesti memastikan salutan mengekalkan prestasi penebat haba yang sangat baik. Keseimbangan ini penting dalam penyelidikan semasa.
Salutan kalis api
HGM ialah bahan bukan organik. Ia tidak mudah terbakar dan kalis api. Kerana ciri-ciri ini, ia boleh digunakan untuk membuat salutan kalis api. HGM berfungsi sebagai kalis api dengan memperlahankan pemindahan haba. Kekonduksian habanya yang rendah melambatkan haba luaran daripada sampai ke bahagian dalam. Ini membantu melambatkan penyebaran api pada permukaan salutan. Akibatnya, ia mengurangkan kadar penguraian terma dalam substrat. Selain itu, berat ringan HGM merendahkan ketumpatan salutan kalis api yang tebal dan tidak mengembang. Ini membantu mengurangkan beban pada substrat struktur keluli.
Kajian menunjukkan bahawa salutan kalis api dengan HGM sebagai pengisi berfungsi lebih baik daripada lapisan perlit atau sepiolit yang diperluas. Ini benar walaupun dengan jumlah yang sama ditambah. Penyelidik lain menggabungkan HGM dengan pengisi. Ini termasuk nano-silika, manik mikro silika berongga, dan boron karbida. Mereka menemui campuran terbaik untuk prestasi kalis api. HGM dalam salutan kalis api intumescent juga menghalang kalis api lain daripada mengembang. Ini boleh menyebabkan salutan mengelupas dan mengurangkan kekuatan kalis apinya. Oleh itu, apabila digunakan sebagai pengisi kalis api, HGM lebih banyak digunakan dalam salutan kalis api yang tidak mengembang.
Salutan anti-karat
HGM mempunyai kekuatan mampatan yang kuat dan tahan kakisan dengan baik. Ia juga mempunyai kebaikan kimia kestabilan. Jadi, ia boleh digunakan untuk membuat salutan anti-karat. Ia meningkatkan rintangan haus dan hentaman dalam salutan. Ia juga mengurangkan keliangan. Ini melambatkan garam dan lembapan daripada masuk. Akibatnya, struktur keluli tahan lebih lama. Dalam salutan anti-karat, HGM membantu serbuk zink tersebar sama rata. Bentuknya yang bulat seperti galas bebola. Ini menjadikan aliran salutan lebih baik. Ia menghentikan pengisi daripada mendap dan meningkatkan kecekapan serbuk zink.
Penyelidik mendapati bahawa menukar beberapa serbuk zink untuk HGM boleh mengurangkan kos salutan. Ia masih memenuhi piawaian anti-karat, tetapi rintangan semburan garam akan lebih rendah. Ejen HGM dan thixotropic berfungsi dengan baik bersama-sama. Mereka menghentikan serbuk zink daripada bergumpal atau mendap. Ini membantu memastikan salutan anti-karat stabil semasa penyimpanan. HGM mempunyai struktur sfera positif. Ini bermakna ia menyerap minyak kurang daripada pengisi lain. Jadi, ia membantu menurunkan kelikatan salutan. Akibatnya, ia meningkatkan prestasi pembinaan. HGM boleh meningkatkan kecairan salutan. Ini membantu serbuk zink tersebar sama rata. Ia juga menghalang keretakan filem cat dan menggalakkan pembaikan sendiri retakan tersebut.
Salutan Penyerap Radar
Salutan penyerap mempunyai aplikasi penting dalam senjata tentera. Salutan penyerap tradisional sering menggunakan pengisi seperti ferit dan serbuk logam. Bahan-bahan ini padat, yang menjadikannya sukar untuk mengurangkan berat senjata dan peralatan. HGM tidak menyerap dengan sendirinya. Walau bagaimanapun, jika anda menyadurnya dengan logam seperti Ag, Ni, Co, atau Cu, ia menjadi bahan penyerap yang baik. Struktur berongga HGM boleh memantulkan gelombang elektromagnet beberapa kali. Logam pada permukaannya menghasilkan kehilangan histerisis dan kehilangan resonans feromagnetik. Gabungan ini berkesan memberikan perisai elektromagnet.
Kajian semasa menunjukkan bahawa penyaduran logam kimia pada HGM terutamanya bertujuan untuk mencipta penyerap. Ia jarang melihatnya digunakan sebagai pengisi atau pelekat untuk menyerap salutan. Salutan HGM dengan logam atau ferit boleh meningkatkan penggunaannya dalam menyerap salutan. Pendekatan ini bertujuan untuk mencipta bahan yang nipis, ringan, lebar dan kuat.
HGM telah membuat penemuan penting dalam penyelidikan dan pembangunan. Ia telah maju dalam beberapa bidang, termasuk salutan penebat haba, salutan kalis api, salutan anti-karat dan salutan penyerap radar. HGM mempunyai rancangan menarik untuk bidang salutan. Mereka akan memberi tumpuan kepada meningkatkan kualiti fungsian. Mereka juga bertujuan untuk mengurangkan kos pengeluaran. Mengoptimumkan kaedah pengubahsuaian adalah satu lagi matlamat utama. Selain itu, mereka ingin meningkatkan sifat serakan dan mekanikal. Akhir sekali, HGM bersedia untuk berkembang dalam pasaran salutan berketumpatan rendah.