haberler

İçi boş cam mikrokürelerve bunların kompozit malzemeleri

Derin deniz uygulamaları için yüksek mukavemetli katı yüzdürme malzemeleri genellikle yüzdürme düzenleyici ortamlar (içi boş mikroküreler) ve yüksek mukavemetli reçine kompozitlerinden oluşur. Uluslararası alanda, bu malzemeler 0,4–0,6 g/cm³ yoğunluk ve 40–100 MPa basınç dayanımı değerlerine ulaşmakta olup çeşitli derin deniz ekipmanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. İçi boş mikroküreler, gazla doldurulmuş özel yapısal malzemelerdir. Malzeme bileşimlerine göre, esas olarak organik kompozit mikroküreler ve inorganik kompozit mikroküreler olarak ikiye ayrılırlar. Organik kompozit mikroküreler üzerine araştırmalar daha aktiftir ve polistiren içi boş mikroküreler ve polimetil metakrilat içi boş mikroküreler gibi raporlar bulunmaktadır. İnorganik mikrokürelerin hazırlanmasında kullanılan malzemeler arasında esas olarak cam, seramik, boratlar, karbon ve uçucu kül senosferleri yer almaktadır.

İçi Boş Cam Mikroküreler: Tanım ve Sınıflandırma

İçi boş cam mikroküreler, küçük parçacık boyutu, küresel şekil, hafiflik, ses yalıtımı, ısı yalıtımı, aşınma direnci ve yüksek sıcaklık direnci gibi mükemmel özelliklere sahip yeni bir tür inorganik metalik olmayan küresel mikro toz malzemedir. İçi boş cam mikroküreler, havacılık malzemeleri, hidrojen depolama malzemeleri, katı kaldırma malzemeleri, ısı yalıtım malzemeleri, yapı malzemeleri ve boya ve kaplamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Genellikle iki kategoriye ayrılırlar:

① Esas olarak SiO2 ve metal oksitlerden oluşan küresel tanecikler, termik santrallerde enerji üretimi sırasında oluşan uçucu külden elde edilebilir. Küresel tanecikler daha ucuz olsa da, saflıkları düşüktür, geniş bir parçacık boyutu dağılımına sahiptirler ve özellikle parçacık yoğunlukları genellikle 0,6 g/cm3'ten daha yüksektir; bu da onları derin deniz uygulamaları için yüzdürme malzemeleri hazırlamaya uygunsuz hale getirir.

② Mukavemeti, yoğunluğu ve diğer fizikokimyasal özellikleri işlem parametreleri ve hammadde formülasyonları ayarlanarak kontrol edilebilen, yapay olarak sentezlenmiş cam mikroküreler. Daha pahalı olmalarına rağmen, daha geniş bir uygulama alanına sahiptirler.

İçi Boş Cam Mikrokürelerin Özellikleri

İçi boş cam mikrokürelerin katı kaldırma kuvvet malzemelerinde yaygın olarak kullanılması, mükemmel özelliklerinden ayrı düşünülemez.

①İçi boş cam mikrokürelerİç yapısı boş olduğundan hafif, düşük yoğunluklu ve düşük ısı iletkenliğine sahiptir. Bu durum, kompozit malzemelerin yoğunluğunu önemli ölçüde azaltmakla kalmaz, aynı zamanda onlara mükemmel ısı yalıtımı, ses yalıtımı, elektrik yalıtımı ve optik özellikler kazandırır.

② İçi boş cam mikroküreler küresel şekildedir ve düşük gözeneklilik (ideal dolgu maddesi) ve küreler tarafından minimum polimer emilimi avantajlarına sahiptir, bu nedenle matrisin akışkanlığı ve viskozitesi üzerinde az etkisi vardır. Bu özellikler, kompozit malzemede makul bir gerilim dağılımına yol açarak sertliğini, rijitliğini ve boyutsal kararlılığını iyileştirir.

③ İçi boş cam mikroküreler yüksek mukavemete sahiptir. Esasen, içi boş cam mikroküreler, kabuğun ana bileşeni olarak cam içeren, ince duvarlı, sızdırmaz kürelerdir ve yüksek mukavemet sergilerler. Bu, kompozit malzemenin mukavemetini artırırken düşük yoğunluğu korur.

İçi Boş Cam Mikrokürelerin Hazırlanma Yöntemleri
Üç ana hazırlama yöntemi vardır:
① Toz yöntemi. Cam matrisi önce toz haline getirilir, köpürtücü madde eklenir ve daha sonra bu küçük parçacıklar yüksek sıcaklıktaki bir fırından geçirilir. Parçacıklar yumuşadığında veya eridiğinde, camın içinde gaz oluşur. Gaz genleştiğinde, parçacıklar içi boş küreler haline gelir ve daha sonra siklon ayırıcı veya torba filtre kullanılarak toplanır.

② Damlacık yöntemi. Belirli bir sıcaklıkta, düşük erime noktasına sahip bir madde içeren bir çözelti, yüksek alkali mikrokürelerin hazırlanmasında olduğu gibi, püskürtmeli kurutma yöntemiyle kurutulur veya yüksek sıcaklıktaki dikey bir fırında ısıtılır.

③ Kuru jel yöntemi. Bu yöntem, hammadde olarak organik alkoksitler kullanır ve üç işlem içerir: kuru jel hazırlama, toz haline getirme ve yüksek sıcaklıkta köpürtme. Her üç yöntemin de belirli dezavantajları vardır: toz yöntemi düşük boncuk oluşum oranları üretir, damla yöntemi düşük mukavemetli mikro küreler üretir ve kuru jel yönteminin hammadde maliyeti yüksektir.

İçi Boş Cam Mikroküre Kompozit Malzeme Altlığı ve Kompozit Yöntemi

Yüksek mukavemetli katı bir yüzdürme malzemesi oluşturmak içiniçi boş cam mikrokürelerMatris malzemesinin, düşük yoğunluk, yüksek mukavemet, düşük viskozite ve mikrokürelerle iyi kayganlık gibi mükemmel özelliklere sahip olması gerekir. Günümüzde kullanılan matris malzemeleri arasında epoksi reçine, polyester reçine, fenolik reçine ve silikon reçine bulunmaktadır. Bunlar arasında, yüksek mukavemeti, düşük yoğunluğu, düşük su emme oranı ve düşük kürleme büzülmesi nedeniyle epoksi reçine, gerçek üretimde en yaygın kullanılanıdır. Cam mikroküreler, döküm, vakum emdirme, sıvı transfer kalıplama, parçacık istifleme ve sıkıştırma kalıplama gibi kalıplama işlemleriyle matris malzemeleriyle birleştirilebilir. Mikroküreler ve matris arasındaki arayüz koşullarını iyileştirmek için, mikrokürelerin yüzeyinin de modifiye edilmesi ve böylece kompozit malzemenin genel performansının iyileştirilmesi gerektiği vurgulanmalıdır.