समाचार

खोखले कांच के माइक्रोस्फीयरऔर उनके मिश्रित पदार्थ

गहरे समुद्र में उपयोग होने वाले उच्च-शक्ति वाले ठोस उत्प्लावन पदार्थ आम तौर पर उत्प्लावन-नियंत्रक माध्यमों (खोखले माइक्रोस्फीयर) और उच्च-शक्ति वाले रेज़िन कंपोजिट से बने होते हैं। अंतरराष्ट्रीय स्तर पर, इन पदार्थों का घनत्व 0.4–0.6 g/cm³ और संपीडन सामर्थ्य 40–100 MPa तक होता है, और इनका व्यापक रूप से विभिन्न गहरे समुद्र उपकरणों में उपयोग किया जाता है। खोखले माइक्रोस्फीयर गैस से भरे विशेष संरचनात्मक पदार्थ होते हैं। इनकी संरचना के आधार पर, इन्हें मुख्य रूप से कार्बनिक कंपोजिट माइक्रोस्फीयर और अकार्बनिक कंपोजिट माइक्रोस्फीयर में विभाजित किया जाता है। कार्बनिक कंपोजिट माइक्रोस्फीयर पर अनुसंधान अधिक सक्रिय है, जिसमें पॉलीस्टाइनिन खोखले माइक्रोस्फीयर और पॉलीमेथिल मेथैक्रिलेट खोखले माइक्रोस्फीयर पर रिपोर्ट शामिल हैं। अकार्बनिक माइक्रोस्फीयर तैयार करने के लिए उपयोग किए जाने वाले पदार्थों में मुख्य रूप से कांच, सिरेमिक, बोरेट, कार्बन और फ्लाई ऐश सेनोस्फीयर शामिल हैं।

खोखले कांच के सूक्ष्ममंडल: परिभाषा और वर्गीकरण

खोखले कांच के माइक्रोस्फीयर एक नए प्रकार के अकार्बनिक, अधात्विक, गोलाकार माइक्रोपाउडर पदार्थ हैं जिनमें उत्कृष्ट गुण होते हैं जैसे कि छोटे कण आकार, गोलाकार आकृति, हल्का वजन, ध्वनि इन्सुलेशन, ताप इन्सुलेशन, घिसाव प्रतिरोध और उच्च तापमान प्रतिरोध। खोखले कांच के माइक्रोस्फीयर का व्यापक रूप से एयरोस्पेस सामग्री, हाइड्रोजन भंडारण सामग्री, ठोस उत्प्लावन सामग्री, तापीय इन्सुलेशन सामग्री, निर्माण सामग्री और पेंट एवं कोटिंग्स में उपयोग किया जाता है। इन्हें सामान्यतः दो श्रेणियों में विभाजित किया जाता है:

① थर्मल पावर प्लांटों में बिजली उत्पादन के दौरान उत्पन्न होने वाली फ्लाई ऐश से मुख्य रूप से SiO2 और धातु ऑक्साइड से बने सेनोस्फीयर प्राप्त किए जा सकते हैं। हालांकि सेनोस्फीयर सस्ते होते हैं, लेकिन इनकी शुद्धता कम होती है, कणों का आकार व्यापक रूप से वितरित होता है, और विशेष रूप से, इनका कण घनत्व आमतौर पर 0.6 g/cm³ से अधिक होता है, जिससे ये गहरे समुद्र में उपयोग होने वाले उत्प्लावन पदार्थ तैयार करने के लिए अनुपयुक्त हो जाते हैं।

② कृत्रिम रूप से संश्लेषित कांच के सूक्ष्ममंडल, जिनकी मजबूती, घनत्व और अन्य भौतिक-रासायनिक गुणों को प्रक्रिया मापदंडों और कच्चे माल के मिश्रण को समायोजित करके नियंत्रित किया जा सकता है। हालांकि ये अधिक महंगे होते हैं, लेकिन इनके अनुप्रयोगों की श्रृंखला व्यापक है।

खोखले कांच के माइक्रोस्फीयर की विशेषताएं

ठोस उत्प्लावन पदार्थों में खोखले कांच के सूक्ष्मगोलों का व्यापक अनुप्रयोग उनकी उत्कृष्ट विशेषताओं से अविभाज्य रूप से जुड़ा हुआ है।

①खोखले कांच के माइक्रोस्फीयरइनकी आंतरिक संरचना खोखली होती है, जिसके परिणामस्वरूप ये हल्के, कम घनत्व वाले और कम ऊष्मीय चालक होते हैं। इससे न केवल मिश्रित सामग्रियों का घनत्व काफी कम हो जाता है, बल्कि इन्हें उत्कृष्ट ऊष्मीय इन्सुलेशन, ध्वनि इन्सुलेशन, विद्युत इन्सुलेशन और प्रकाशीय गुण भी प्राप्त होते हैं।

② खोखले कांच के माइक्रोस्फीयर गोलाकार होते हैं, जिनमें कम सरंध्रता (आदर्श भराव) और गोलों द्वारा न्यूनतम बहुलक अवशोषण जैसे लाभ होते हैं, जिससे मैट्रिक्स की प्रवाह क्षमता और श्यानता पर इनका बहुत कम प्रभाव पड़ता है। इन विशेषताओं के परिणामस्वरूप मिश्रित सामग्री में तनाव का उचित वितरण होता है, जिससे इसकी कठोरता, दृढ़ता और आयामी स्थिरता में सुधार होता है।

③ खोखले कांच के माइक्रोस्फीयर उच्च शक्ति वाले होते हैं। मूलतः, खोखले कांच के माइक्रोस्फीयर पतली दीवारों वाले, सीलबंद गोले होते हैं, जिनमें कांच मुख्य घटक होता है, और ये उच्च शक्ति प्रदर्शित करते हैं। इससे मिश्रित सामग्री की शक्ति बढ़ जाती है, जबकि घनत्व कम बना रहता है।

खोखले कांच के माइक्रोस्फीयरों की तैयारी विधियाँ
इसे तैयार करने की तीन मुख्य विधियाँ हैं:
① पाउडर विधि। सबसे पहले कांच के मैट्रिक्स को बारीक पीसा जाता है, उसमें झाग बनाने वाला पदार्थ मिलाया जाता है, और फिर इन छोटे कणों को उच्च तापमान वाली भट्टी से गुजारा जाता है। जब कण नरम या पिघल जाते हैं, तो कांच के अंदर गैस उत्पन्न होती है। गैस के फैलने से कण खोखले गोले बन जाते हैं, जिन्हें बाद में साइक्लोन सेपरेटर या बैग फिल्टर का उपयोग करके एकत्र किया जाता है।

2. बूंद विधि। एक निश्चित तापमान पर, कम गलनांक वाले पदार्थ युक्त विलयन को स्प्रे-ड्राई किया जाता है या उच्च तापमान वाले ऊर्ध्वाधर भट्टी में गर्म किया जाता है, जैसा कि अत्यधिक क्षारीय माइक्रोस्फीयर की तैयारी में होता है।

③ शुष्क जेल विधि। इस विधि में कार्बनिक एल्कोक्साइड का उपयोग कच्चे माल के रूप में किया जाता है और इसमें तीन प्रक्रियाएं शामिल हैं: शुष्क जेल तैयार करना, पीसना और उच्च तापमान पर झाग बनाना। तीनों विधियों में कुछ कमियां हैं: पाउडर विधि से कम बीड निर्माण दर प्राप्त होती है, बूंद विधि से कमज़ोर शक्ति वाले माइक्रोस्फीयर बनते हैं और शुष्क जेल विधि में कच्चे माल की लागत अधिक होती है।

खोखले कांच के माइक्रोस्फीयर मिश्रित सामग्री का आधार और मिश्रित विधि

उच्च शक्ति वाले ठोस उत्प्लावन पदार्थ का निर्माण करने के लिएखोखले कांच के माइक्रोस्फीयरमैट्रिक्स सामग्री में उत्कृष्ट गुण होने चाहिए, जैसे कम घनत्व, उच्च शक्ति, कम श्यानता और सूक्ष्ममंडलों के साथ अच्छी चिकनाई। वर्तमान में उपयोग की जाने वाली मैट्रिक्स सामग्रियों में एपॉक्सी राल, पॉलिएस्टर राल, फेनोलिक राल और सिलिकॉन राल शामिल हैं। इनमें से, एपॉक्सी राल अपनी उच्च शक्ति, कम घनत्व, कम जल अवशोषण और कम संकुचन के कारण वास्तविक उत्पादन में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। कांच के सूक्ष्ममंडलों को ढलाई, वैक्यूम संसेचन, तरल स्थानांतरण ढलाई, कण स्टैकिंग और संपीड़न ढलाई जैसी मोल्डिंग प्रक्रियाओं के माध्यम से मैट्रिक्स सामग्रियों के साथ मिश्रित किया जा सकता है। यह महत्वपूर्ण है कि सूक्ष्ममंडलों और मैट्रिक्स के बीच अंतरसतही स्थिति को बेहतर बनाने के लिए, सूक्ष्ममंडलों की सतह को भी संशोधित करने की आवश्यकता होती है, जिससे मिश्रित सामग्री का समग्र प्रदर्शन बेहतर होता है।