lajme

Mikrosfera qelqi të zbrazëtadhe materialet e tyre të përbëra

Materialet e ngurta lundruese me rezistencë të lartë për aplikime në det të thellë në përgjithësi përbëhen nga media rregulluese të lundrueshmërisë (mikrosfera të zbrazëta) dhe kompozite rrëshire me rezistencë të lartë. Në nivel ndërkombëtar, këto materiale arrijnë dendësi prej 0.4–0.6 g/cm³ dhe rezistencë ndaj shtypjes prej 40–100 MPa, dhe janë përdorur gjerësisht në pajisje të ndryshme në det të thellë. Mikrosferat e zbrazëta janë materiale strukturore speciale të mbushura me gaz. Bazuar në përbërjen e tyre materiale, ato ndahen kryesisht në mikrosfera organike kompozite dhe mikrosfera inorganike kompozite. Hulumtimi mbi mikrosferat organike kompozite është më aktiv, me raporte që përfshijnë mikrosfera të zbrazëta polistirenit dhe mikrosfera të zbrazëta polimetil metakrilati. Materialet e përdorura për të përgatitur mikrosfera inorganike përfshijnë kryesisht qelq, qeramikë, borate, karbon dhe cenosfera hiri fluturues.

Mikrosferat e Qelqit të Zbrazët: Përkufizimi dhe Klasifikimi

Mikrosferat e qelqit të zbrazëta janë një lloj i ri i materialit mikropluhur sferik jo-metalik inorganik me veti të shkëlqyera si madhësia e vogël e grimcave, forma sferike, pesha e lehtë, izolimi i zërit, izolimi i nxehtësisë, rezistenca ndaj konsumimit dhe rezistenca ndaj temperaturave të larta. Mikrosferat e qelqit të zbrazëta janë përdorur gjerësisht në materialet hapësinore, materialet e ruajtjes së hidrogjenit, materialet e ngurta të lundrimit, materialet e izolimit termik, materialet e ndërtimit dhe bojërat e veshjet. Ato ndahen përgjithësisht në dy kategori:

① Cenosferat, të përbëra kryesisht nga SiO2 dhe okside metalesh, mund të merren nga hiri fluturues i prodhuar gjatë gjenerimit të energjisë në termocentralet. Edhe pse cenosferat janë më pak të kushtueshme, ato kanë pastërti të dobët, një shpërndarje të gjerë të madhësisë së grimcave dhe, në veçanti, një dendësi grimcash përgjithësisht më të madhe se 0.6 g/cm3, duke i bërë ato të papërshtatshme për përgatitjen e materialeve pluskuese për aplikime në det të thellë.

② Mikrosfera qelqi të sintetizuara artificialisht, forca, dendësia dhe vetitë e tjera fiziko-kimike të të cilave mund të kontrollohen duke rregulluar parametrat e procesit dhe formulimet e lëndës së parë. Edhe pse më të shtrenjta, ato kanë një gamë më të gjerë aplikimesh.

Karakteristikat e mikrosferave të qelqit të zbrazët

Zbatimi i gjerë i mikrosferave të qelqit të zbrazët në materialet e ngurta lundruese është i pandashëm nga karakteristikat e tyre të shkëlqyera.

①Mikrosfera qelqi të zbrazëtakanë një strukturë të brendshme të zbrazët, duke rezultuar në peshë të lehtë, dendësi të ulët dhe përçueshmëri të ulët termike. Kjo jo vetëm që e zvogëlon ndjeshëm dendësinë e materialeve kompozite, por gjithashtu i pajis ato me izolim termik, izolim akustik, izolim elektrik dhe veti optike të shkëlqyera.

② Mikrosferat e qelqit të zbrazëta kanë formë sferike, duke pasur avantazhet e porozitetit të ulët (mbushës ideal) dhe thithjes minimale të polimerit nga sferat, duke pasur kështu pak ndikim në rrjedhshmërinë dhe viskozitetin e matricës. Këto karakteristika rezultojnë në një shpërndarje të arsyeshme të stresit në materialin kompozit, duke përmirësuar kështu fortësinë, ngurtësinë dhe stabilitetin dimensional të tij.

③ Mikrosferat e qelqit të zbrazët kanë rezistencë të lartë. Në thelb, mikrosferat e qelqit të zbrazët janë sfera të mbyllura me mure të holla, me qelq si përbërësi kryesor i guaskës, të cilat shfaqin rezistencë të lartë. Kjo rrit rezistencën e materialit kompozit duke ruajtur një dendësi të ulët.

Metodat e përgatitjes së mikrosferave të qelqit të zbrazët
Ekzistojnë tre metoda kryesore të përgatitjes:
① Metoda me pluhur. Matrica e qelqit fillimisht pulverizohet, shtohet një agjent shkumëzimi dhe më pas këto grimca të vogla kalohen nëpër një furrë me temperaturë të lartë. Kur grimcat zbuten ose shkrihen, brenda qelqit gjenerohet gaz. Ndërsa gazi zgjerohet, grimcat bëhen sfera të zbrazëta, të cilat më pas mblidhen duke përdorur një ndarës ciklon ose filtër qese.

② Metoda me pika. Në një temperaturë të caktuar, një tretësirë ​​që përmban një substancë me pikë shkrirjeje të ulët thahet me spraj ose nxehet në një furrë vertikale me temperaturë të lartë, si në përgatitjen e mikrosferave shumë alkaline.

③ Metoda e xhelit të thatë. Kjo metodë përdor alkokside organike si lëndë të para dhe përfshin tre procese: përgatitjen e një xheli të thatë, pluhurizimin dhe shkumëzimin në temperaturë të lartë. Të tre metodat kanë disavantazhe të caktuara: metoda e pluhurit prodhon shkallë të ulët të formimit të sferave, metoda e pikave prodhon mikrosfera me fortësi të dobët dhe metoda e xhelit të thatë ka kosto të larta të lëndës së parë.

Substrati i Materialit Kompozit të Mikrosferës së Qelqit të Zbrazët dhe Metoda Kompozite

Për të formuar një material të ngurtë pluskues me rezistencë të lartë memikrosfera qelqi të zbrazëta, materiali i matricës duhet të ketë veti të shkëlqyera, të tilla si dendësi e ulët, rezistencë e lartë, viskozitet i ulët dhe lubrifikueshmëri e mirë me mikrosferat. Materialet e matricës që përdoren aktualisht përfshijnë rrëshirën epoksi, rrëshirën poliester, rrëshirën fenolike dhe rrëshirën silikoni. Midis këtyre, rrëshira epoksi është më e përdorura gjerësisht në prodhimin aktual për shkak të rezistencës së saj të lartë, dendësisë së ulët, thithjes së ulët të ujit dhe tkurrjes së ulët të shërimit. Mikrosferat e qelqit mund të kombinohen me materiale matricë përmes proceseve të derdhjes si derdhja, impregnimi në vakum, derdhja me transferim të lëngjeve, grumbullimi i grimcave dhe derdhja me kompresim. Është e rëndësishme të theksohet se për të përmirësuar gjendjen ndërfaqësore midis mikrosferave dhe matricës, sipërfaqja e mikrosferave gjithashtu duhet të modifikohet, duke përmirësuar kështu performancën e përgjithshme të materialit kompozit.