Microesfera de vidrio

Microesferas de vidrio son esferas microscópicas de vidrio fabricadas para una amplia variedad de usos en investigación, medicina, bienes de consumo y diversas industrias. Los microsféricos de vidrio son generalmente entre 1 y 1000 micrometros de diámetro, aunque los tamaños pueden variar de 100 nanometros a 5 milímetros de diámetro. Microesféricos de vidrio hueco, a veces denominados microbolones o burbujas de vidrio, tienen diámetros que van de 10 a 300 micrometros.

Las esferas huecas se utilizan como relleno ligero en materiales compuestos como espuma sintáctica y hormigón ligero. Los microglobos confieren a la espuma sintáctica su peso ligero, su baja conductividad térmica y una resistencia a la tensión de compresión que supera con creces la de otras espumas. Estas propiedades se explotan en los cascos de sumergibles y equipos de perforación petrolera en aguas profundas, donde otros tipos de espuma implosionarían. Las esferas huecas de otros materiales crean espumas sintácticas con diferentes propiedades: globos cerámicos, p. Puede hacer una espuma de aluminio sintáctica ligera.

Las esferas huecas también tienen usos que van desde el almacenamiento y la liberación lenta de productos farmacéuticos y trazadores radiactivos hasta la investigación sobre el almacenamiento y la liberación controlados de hidrógeno. Las microesferas también se utilizan en compuestos para rellenar resinas poliméricas con características específicas como peso, lijabilidad y superficies de sellado. Al fabricar tablas de surf, por ejemplo, los moldeadores sellan los espacios en blanco de espuma EPS con epoxi y microglobos para crear una superficie impermeable y fácil de lijar sobre la que se aplican laminados de fibra de vidrio.

Las microesferas de vidrio se pueden fabricar calentando pequeñas gotas de vidrio soluble disuelto en un proceso conocido como pirólisis por pulverización ultrasónica (USP), y las propiedades se pueden mejorar algo mediante el uso de un tratamiento químico para eliminar parte del sodio. El agotamiento del sodio también ha permitido que se utilicen microesferas de vidrio huecas en sistemas de resina químicamente sensibles, como epoxis de larga vida útil o compuestos de poliuretano no soplados.

Comúnmente se agregan funcionalidades adicionales, como recubrimientos de silano, a la superficie de las microesferas de vidrio huecas para aumentar la resistencia interfacial de la matriz/microesferas (el punto de falla común cuando se tensiona de manera extensible).

Se pueden producir microesferas hechas de vidrio óptico de alta calidad para la investigación en el campo de los resonadores o cavidades ópticas.

Las microesferas de vidrio también se producen como producto de desecho en las centrales eléctricas alimentadas con carbón. En este caso, el producto se denominaría generalmente "cenósfera" y llevan una química de aluminosilicato (a diferencia de la química de sílice de sodio de las esferas diseñadas). Pequeñas cantidades de sílice en el carbón se derriten y, a medida que suben por la chimenea, se expanden y forman pequeñas esferas huecas. Estas esferas se recogen junto con las cenizas, que se bombean en una mezcla de agua a la presa de cenizas residente. Algunas de las partículas no se vuelven huecas y se hunden en los diques de ceniza, mientras que las huecas flotan en la superficie de los diques. Se convierten en una molestia, especialmente cuando se secan, ya que se transportan por el aire y llegan a las zonas circundantes.

Aplicación

Se han utilizado microsféricos para producir regiones focales, conocidas como nanojets fotonicos y cuyos tamaños son lo suficientemente grandes como para soportar resonancias internas, pero al mismo tiempo lo suficientemente pequeñas, para que la óptica geométrica no pueda aplicarse para estudiar sus propiedades. La investigación anterior ha demostrado experimentalmente y con simulaciones el uso de microesferos para aumentar la intensidad de señal obtenida en diferentes experimentos. Confirmación del jet fotonico en la escala de microondas, observando la mejora de backscattering que ocurrió cuando se introdujeron partículas metálicas en el área de enfoque. Se obtuvo una mejora mensurable de la luz retroescattered en el rango visible cuando se colocó una nanopartícula de oro dentro de la región de nanojet fotonico producida por un microesférico dieléctrico con un diámetro de 4,4 μm. También se ha analizado el uso de nanojets producidos por microesféricos transparentes para excitar materiales activos ópticos, bajo procesos de conversión con diferentes números de fotones de excitación.

Las microesferas de vidrio monodispersas tienen una alta esfericidad y una distribución de tamaño de partícula muy ajustada, a menudo con un CV<10% y una especificación de>95% de las partículas en el rango de tamaño. Las partículas de vidrio monodispersas se utilizan a menudo como espaciadores en adhesivos y revestimientos, como espaciadores de líneas de unión en epoxis. Sólo una pequeña cantidad de microesferas monodispersas de grado espaciador puede crear un espacio controlado, así como definir y mantener el espesor de la línea de unión especificada. Las partículas de grado espaciador también se pueden utilizar como estándares de calibración y partículas trazadoras para dispositivos médicos calificados. Las microesferas de vidrio esféricas de alta calidad se utilizan a menudo en pantallas de plasma de gas, espejos de automóviles, pantallas electrónicas, tecnología de chip invertido, filtros, microscopía y equipos electrónicos.

Otras aplicaciones incluyen espumas sintácticas y compuestos de partículas y pinturas reflectantes.

Dispensación de microesferas

La dispensación de microesferas puede ser una tarea difícil. Cuando se utilizan microesferas como relleno para máquinas mezcladoras y dispensadoras estándar, puede ocurrir una tasa de rotura de hasta el 80%, dependiendo de factores como la elección de la bomba, la viscosidad del material, la agitación del material y la temperatura. Los dispensadores personalizados para materiales rellenos de microesferas pueden reducir la tasa de rotura de las microesferas a una cantidad mínima. Una bomba de cavidad progresiva es la bomba preferida para dispensar materiales con microesferas, que pueden reducir la rotura de las microesferas hasta en un 80%.