Kompozit malzemelerde dolgu maddesi olarak içi boş cam mikro küreler (HGM), aşağıdaki alanlarda yaygın olarak uygulanmaktadır: kaplama ve hafif, içi boş yapı, termal yalıtım ve kimyasal olarak kararlı özellikleri nedeniyle boyama, özel malzemeler ve kaynak araştırması. Son yıllarda, kaplama endüstrisinde araştırmacılar, modifikasyon teknolojileri aracılığıyla HGM ve reçine matrisleri arasındaki zayıf arayüz uyumluluğu ve zayıf arayüz bağlanma mukavemeti gibi zorlukları önemli ölçüde ele aldılar. Bu gelişmeler, HGM ile geliştirilmiş kaplamalardaki çeşitli kusurları kademeli olarak azaltarak giderek daha geniş uygulama kapsamlarına ve daha olağanüstü performans özelliklerine yol açtı. Bu makale, kaplamalar alanında içi boş cam mikro kürelerin çeşitli uygulamalarını kısaca analiz edecek ve gelecekteki beklentilerini inceleyecektir.
Isı yalıtım kaplaması
HGM düşük yoğunlukludur ve yüksek akışkanlığa sahiptir. Ayrıca düşük termal iletkenliğe sahiptir. Bu özelliklerden dolayı termal yalıtım kompozit malzemelerinde önemli bir dolgu maddesi olarak görev yapar. Küçük, içi boş küre şekli, ışığın kabuğa çarptığında nasıl hareket ettiğini değiştirir. Bu, kaplamanın geri saçılmasını ve ışık yansıtma özelliğini iyileştirir. Sonuç olarak, dışarıdan gelen termal radyasyon enerjisinin geçmesini azaltır ve ısıyı dışarıda tutar. Ayrıca, HGM'nin ince duvarlı içi boş yapısı havanınkine yakın bir termal iletkenliğe sahiptir [0,026 W/(m·K)]. Bu özellik, kaplamanın her iki tarafındaki ısı iletimini etkili bir şekilde azaltmaya yardımcı olur.
Son zamanlarda araştırmacılar HGM'yi çeşitli ısı yalıtım kaplamalarında kullanmaya başladılar.
Isı yalıtım etkisi birkaç temel faktöre bağlıdır:
- Parçacık boyutu
- Parçacık yoğunluğu
- Kaplama kalınlığı
- Eklenen miktar
Daha kalın termal yalıtım kaplamaları genellikle HGM'nin termal yalıtım etkisini iyileştirir. Ancak, kurudukça ıslak filmin ciddi şekilde büzülmesine de yol açabilirler, bu da kaplama yapışmasını önemli ölçüde azaltır. Yapışmayı iyileştirirken kaplama kalınlığını azaltmak önemli bir zorluktur. Etkili yüzey modifikasyonuna ve HGM'nin düzgün bir şekilde dağılmasına ihtiyacımız var. Ayrıca, kaplamanın mükemmel termal yalıtım performansını korumasını sağlamalıyız. Bu denge, güncel araştırmalarda kritik öneme sahiptir.
Yangın geciktirici kaplama
HGM inorganik bir malzemedir. Yanmaz ve alev geciktiricidir. Bu özellikleri nedeniyle yangın geciktirici kaplamalar yapmak için kullanılabilir. HGM, ısı transferini yavaşlatarak yangın geciktirici olarak çalışır. Düşük ısı iletkenliği, dış ısının içeriye ulaşmasını geciktirir. Bu, kaplama yüzeyinde alev yayılmasını yavaşlatmaya yardımcı olur. Sonuç olarak, alt tabakadaki termal ayrışma oranını azaltır. Ayrıca, HGM'nin hafifliği kalın, genleşmeyen yangın geciktirici kaplamaların yoğunluğunu düşürür. Bu, çelik yapı alt tabakalarındaki yükü azaltmaya yardımcı olur.
Çalışmalar, dolgu maddesi olarak HGM içeren yangın geciktirici kaplamaların, genleşmiş perlit veya sepiyolit içerenlerden daha iyi çalıştığını göstermektedir. Bu, aynı miktarda eklendiğinde bile geçerlidir. Diğer araştırmacılar HGM'yi dolgu maddeleriyle birleştirdiler. Bunlara nano-silika, içi boş silika mikro boncuklar ve bor karbür dahildir. Yangın geciktirici performansı için en iyi karışımı buldular. İntumesan yangın geciktirici kaplamalardaki HGM, diğer alev geciktiricilerin genleşmesini de önler. Bu, kaplamanın soyulmasına ve yangın geciktirici gücünün azalmasına neden olabilir. Bu nedenle, yangın geciktirici dolgu maddesi olarak kullanıldığında, HGM genleşmeyen yangın geciktirici kaplamalarda daha çok kullanılır.
Korozyon önleyici kaplama
HGM güçlü bir basınç dayanımına sahiptir ve korozyona iyi direnç gösterir. Ayrıca iyi bir kimyasal stabilite. Bu nedenle, korozyon önleyici kaplamalar yapmak için kullanılabilir. Kaplamadaki aşınma ve darbe direncini artırır. Ayrıca gözenekliliği azaltır. Bu, tuz ve nemin içeri girmesini yavaşlatır. Sonuç olarak, çelik yapı daha uzun ömürlü olur. Korozyon önleyici kaplamalarda, HGM çinko tozunun eşit şekilde yayılmasına yardımcı olur. Yuvarlak şekli bir bilyalı rulman gibidir. Bu, kaplamanın daha iyi akmasını sağlar. Dolgunun çökmesini önler ve çinko tozu verimliliğini artırır.
Araştırmacılar, bir miktar çinko tozunu HGM ile değiştirmenin kaplama maliyetlerini düşürebileceğini keşfettiler. Hala korozyon önleme standartlarını karşılıyor, ancak tuz püskürtme direnci daha düşük olacak. HGM ve tiksotropik maddeler birlikte iyi çalışır. Çinko tozunun topaklanmasını veya çökmesini önlerler. Bu, depolama sırasında korozyon önleyici kaplamaların stabil kalmasına yardımcı olur. HGM pozitif küresel bir yapıya sahiptir. Bu, diğer dolgu maddelerinden daha az yağ emdiği anlamına gelir. Bu nedenle, kaplamanın viskozitesini düşürmeye yardımcı olur. Sonuç olarak, inşaat performansını iyileştirir. HGM kaplama akışkanlığını iyileştirebilir. Bu, çinko tozunun eşit şekilde dağılmasına yardımcı olur. Ayrıca boya filmi çatlaklarını önler ve bu çatlakların kendi kendine onarılmasını destekler.
Radar Emici Kaplamalar
Emici kaplamalar askeri silahlarda önemli uygulamalara sahiptir. Geleneksel emici kaplamalar genellikle ferritler ve metal tozları gibi dolgu maddeleri kullanır. Bu malzemeler yoğundur ve bu da silahların ve ekipmanların ağırlığını azaltmayı zorlaştırır. HGM kendi başına emmez. Ancak, Ag, Ni, Co veya Cu gibi metallerle kaplarsanız, iyi bir emici malzeme haline gelir. HGM'nin içi boş yapısı elektromanyetik dalgaları birkaç kez yansıtabilir. Yüzeyindeki metal histerezis kaybı ve ferromanyetik rezonans kaybı yaratır. Bu kombinasyon etkili bir şekilde elektromanyetik koruma sağlar.
Güncel çalışmalar, HGM'deki kimyasal metal kaplamanın esas olarak emiciler yaratmayı amaçladığını göstermektedir. Emici kaplamalar için dolgu maddesi veya yapıştırıcı olarak kullanıldığını görmek nadirdir. HGM'yi metal veya ferrit ile kaplamak, emici kaplamalardaki kullanımını iyileştirebilir. Bu yaklaşım, ince, hafif, geniş ve güçlü malzemeler yaratmayı amaçlamaktadır.
HGM araştırma ve geliştirmede önemli atılımlar yaptı. Isı yalıtım kaplamaları, yangın geciktirici kaplamalar, korozyon önleyici kaplamalar ve radar emici kaplamalar dahil olmak üzere çeşitli alanlarda ilerleme kaydettiler. HGM'nin kaplamalar alanı için heyecan verici planları var. İşlevsel kaliteyi iyileştirmeye odaklanacaklar. Ayrıca üretim maliyetlerini düşürmeyi hedefliyorlar. Modifikasyon yöntemlerini optimize etmek bir diğer önemli hedef. Ayrıca, dağılımı ve mekanik özellikleri geliştirmek istiyorlar. Son olarak, HGM düşük yoğunluklu kaplama pazarında genişlemeye hazırlanıyor.