中國(guó)粉體網(wǎng)訊 最近，電影《哪吒之魔童鬧�！坊鸨鋈Γ破鹆巳駸嶙h的浪潮。影片中，哪吒腳踏風(fēng)火輪，手持火尖槍，威風(fēng)凜凜地穿梭于奇幻的神話世界，與敖丙攜手對(duì)抗惡勢(shì)力。而在現(xiàn)實(shí)世界，有這樣一種材料，雖沒(méi)有哪吒手中的法寶那般酷炫的外形和神奇的魔力，但它卻有著令人驚嘆的性能和出色的 “掌控力”，它就是空心玻璃微珠。
空心玻璃微珠主要成分為硼硅酸鹽，屬于非晶體材料，外觀為白色粉末，是一種微米尺寸的、表面光滑的空心玻璃球體。其具有低密度、高強(qiáng)度、隔熱、流動(dòng)性和穩(wěn)定性好等眾多優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天、深海探測(cè)、建筑等領(lǐng)域，被稱為二十一世紀(jì)的“時(shí)代空間材料”。
來(lái)源：中鋼礦院
空心玻璃微珠的制備方法
玻璃粉末法
以玻璃粉末為主要原料，將玻璃粉末和作為發(fā)泡劑的硫酸鹽、碳酸鹽等一同研磨混合后，進(jìn)行高溫?zé)崽幚�，此時(shí)玻璃粉末熔化，并在表面張力作用下逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐�，同時(shí)硫酸鹽和碳酸鹽分解釋放SO3、CO2等氣體，被封閉在玻璃熔塊內(nèi)部，逐漸膨脹發(fā)泡，最終形成空心結(jié)構(gòu)的球形顆粒，即空心玻璃微珠。
玻璃粉末法的優(yōu)點(diǎn)在于其靈活性高，適合多種體系空心玻璃微珠的生產(chǎn)，且產(chǎn)品的質(zhì)量相比于其他方法有明顯提高，在高強(qiáng)度空心玻璃微珠生產(chǎn)上具有較大優(yōu)勢(shì)，缺點(diǎn)在于其成本相對(duì)較高，且產(chǎn)率低。
噴霧造粒法
噴霧造粒法制備空心玻璃微珠
噴霧造粒法制備空心玻璃微珠的主要原理是使用壓力、離心或氣流式霧化器將含有玻璃粉和發(fā)泡劑的懸浮液霧化，液滴中的液體在蒸發(fā)后成為坯體，將坯體送入燒結(jié)爐中燒結(jié)形成空心玻璃微珠。
噴霧干燥法具有坯體形成穩(wěn)定方便，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品空心率高，成本相對(duì)較低等優(yōu)勢(shì)，被廣泛認(rèn)為是一種可以用于工業(yè)化生產(chǎn)空心玻璃微珠的方法，但此種方法生產(chǎn)出來(lái)的微珠物理和機(jī)械性能要低于玻璃粉末法生產(chǎn)的微珠，且化學(xué)穩(wěn)定性差。
液滴法
液滴法是將原料進(jìn)行混合后，利用液滴形成裝置形成不同粒徑的液滴，通過(guò)對(duì)液滴球化處理、球內(nèi)發(fā)泡、精煉以及冷卻得到。液滴法制備的微珠具有工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高、球形度高及同心度較好的特點(diǎn)，但難以制備高性能的玻璃空心微珠。
干凝膠法
干凝膠法又叫金屬醇鹽法，利用金屬醇鹽的水解制備空心玻璃微珠。主要過(guò)程為：金屬醇鹽原料加入稀鹽酸→加水分解→凝膠化后干燥→粉碎、分級(jí)→爐中發(fā)泡→空心玻璃微珠成品�？招牟Ａ⑶虻闹饕尚瓦^(guò)程是在干凝膠微球制備爐中進(jìn)行的，爐中粒子從上到下共經(jīng)歷吸熱、封裝、發(fā)泡、精煉、冷卻共5個(gè)過(guò)程。
使用干凝膠法制備空心玻璃微珠，組分選擇范圍較寬，可以同時(shí)引入多種元素改進(jìn)微珠的性能，能夠彌補(bǔ)液滴法的一些不足，但由于干凝膠法使用的金屬醇鹽原料價(jià)格昂貴，成本過(guò)高，且產(chǎn)量低、中間過(guò)程不易控制，目前以實(shí)驗(yàn)室研究為主。
軟化學(xué)法
軟化學(xué)法制備空心玻璃微珠
軟化學(xué)法采用的是水漿懸浮體系，二氧化硅、氫氧化鈉、硼酸及助劑通過(guò)化學(xué)反應(yīng)得到硅酸鈉水溶液，研磨后的均質(zhì)化漿料經(jīng)噴霧干燥、快速脫水發(fā)泡形成空心玻璃微珠。該方法的優(yōu)點(diǎn)是水起到分散介質(zhì)的作用，整體反應(yīng)均勻，且得到的空心玻璃微珠空心率較高。
空心玻璃微珠的應(yīng)用
空心玻璃微珠作為近年來(lái)國(guó)內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的新型輕質(zhì)材料，各項(xiàng)性能十分優(yōu)異且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，憑借良好的產(chǎn)品性能以及相對(duì)低廉的市場(chǎng)價(jià)格，應(yīng)用于航空航天、深海浮力材料、造船、石油、天然氣等軍工領(lǐng)域，另外在塑料、橡膠、油漆、涂料、建筑材料等民用領(lǐng)域的應(yīng)用也有很大的比重。
油氣田開采
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高性能空心玻璃微珠用作低密度鉆井液減輕劑、可以減輕鉆井液比重，提高鉆井液流動(dòng)性，同時(shí)具備保溫功能。在油氣田開采的過(guò)程中，應(yīng)用高性能空心玻璃微珠可以有效降低水泥漿的密度，從而避免出現(xiàn)壓漏底層的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣層的良好保護(hù)。油氣田開采的過(guò)程中，在鉆井液中摻入高性能空心玻璃微珠能夠有效降低其密度，從而可以應(yīng)用于水平井與深井的開采作業(yè)中，避免出現(xiàn)壓漏地層的現(xiàn)象。
涂料
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在保溫隔熱涂料中，空心玻璃微珠具有密度低、流動(dòng)性高、導(dǎo)熱系數(shù)低等特點(diǎn)，是保溫復(fù)合材料中的重要填料；在防火涂料中，空心玻璃微珠是一種無(wú)機(jī)材料，具有不燃阻燃特性，可用于制備防火涂層；在吸波涂料中，傳統(tǒng)吸波涂層中的吸收劑通常為鐵氧體、金屬微粉等填料，密度大，不利于武器裝備的減重�？招牟Ａ⒅楸旧頉](méi)有吸波性能，但在其表面化學(xué)鍍Ag、Ni、Co、Cu等，可制備得到良好的吸波材料；在防腐涂料中，空心玻璃微珠能夠增加涂料的耐磨性和抗熱沖擊性能，同時(shí)減少涂層中的孔隙率，減緩鹽分和潮氣的滲透速度，有效延長(zhǎng)鋼鐵結(jié)構(gòu)的使用壽命。
塑料、橡膠、樹脂
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在塑料領(lǐng)域，空心玻璃微珠由于輕質(zhì)高強(qiáng)、兼具反射隔熱和保溫隔熱等特點(diǎn)，常作為填料加入到相關(guān)塑料產(chǎn)品中，用來(lái)降低塑料的密度、力學(xué)性能以及隔熱阻燃性能等；在橡膠領(lǐng)域，空心玻璃微珠在橡膠制品中，一方面可以起到降低密度，降低生產(chǎn)成本，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，另一方面可以起到補(bǔ)強(qiáng)作用，有效提高橡膠制品的力學(xué)性能；在樹脂領(lǐng)域，空心玻璃微珠應(yīng)用更為廣泛，包括像涂料、膠黏劑、油漆、泡沫材料等等，在其中加入空心玻璃微珠后，對(duì)于產(chǎn)品的密度、隔熱、阻燃、強(qiáng)度、硬度等性能均有較大的增強(qiáng)效果。
乳化炸藥
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空心玻璃微珠具有低密度、低導(dǎo)熱、低吸油率，粒度及化學(xué)組成可控等優(yōu)越性能，因而非常適合作為乳化炸藥敏化劑。它具有用量少而能明顯改善爆轟性能、提高貯存穩(wěn)定性的特點(diǎn)。空心玻璃微珠用于乳化炸藥，主要起到調(diào)節(jié)整體密度、使爆轟感度敏化、對(duì)乳液起穩(wěn)定作用等特殊作用。
結(jié)語(yǔ)
空心玻璃微珠具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性，是一種低密度的輕量化填料、隔熱保溫填料、隔聲降噪填料和電磁屏蔽填料，隨著空心玻璃微珠的強(qiáng)度和成品率不斷提升，生產(chǎn)成本也不斷降低，空心玻璃微珠在各行業(yè)被快速?gòu)V泛應(yīng)用。
參考來(lái)源：
馬玉民等.空心玻璃微珠的研究進(jìn)展和應(yīng)用現(xiàn)狀
王潤(rùn)庭等.空心玻璃微珠在涂料中的應(yīng)用于研究進(jìn)展
張建峰等.空心玻璃微珠制備技術(shù)及應(yīng)用研究進(jìn)展
韓復(fù)興.我國(guó)空心玻璃微珠制備技術(shù)進(jìn)展與發(fā)展方向
桂術(shù)鵬.空心玻璃微珠的制備及性能研究
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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