Las microesferas de vidrio huecas (HGM), como relleno en materiales compuestos, se han aplicado ampliamente en campos como recubrimientos y pinturas, materiales especiales y exploración de recursos debido a su ligereza, estructura hueca, aislamiento térmico y propiedades químicamente estables. En los últimos años, dentro de la industria de recubrimientos, los investigadores han abordado significativamente desafíos como la baja compatibilidad interfacial y la débil fuerza de unión interfacial entre las HGM y las matrices de resina mediante tecnologías de modificación. Estos avances han mitigado gradualmente varios defectos en los recubrimientos mejorados con HGM, lo que ha dado lugar a un ámbito de aplicación cada vez más amplio y características de rendimiento más destacadas. Este artículo analizará brevemente las diversas aplicaciones de las microesferas de vidrio huecas en el campo de los recubrimientos y explorará sus perspectivas futuras.
Recubrimiento de aislamiento térmico
El HGM tiene una baja densidad y una alta fluidez. También tiene una baja conductividad térmica. Debido a estas características, sirve como un relleno importante en los materiales compuestos de aislamiento térmico. Su forma de esfera pequeña y hueca cambia la forma en que viaja la luz cuando llega a la carcasa. Esto mejora la retrodispersión y la reflectividad de la luz del revestimiento. Como resultado, reduce el paso de la energía de radiación térmica externa y mantiene el calor afuera. Además, la estructura hueca de paredes delgadas del HGM tiene una conductividad térmica cercana a la del aire [0,026 W/(m·K)]. Esta característica ayuda a reducir la conducción de calor en ambos lados del revestimiento de manera efectiva.
Recientemente, los investigadores han utilizado HGM en diferentes recubrimientos de aislamiento térmico.
El efecto de aislamiento térmico depende de algunos factores clave:
- Tamaño de partícula
- Densidad de partículas
- Espesor del recubrimiento
- Cantidad añadida
Los recubrimientos de aislamiento térmico más gruesos suelen mejorar el efecto de aislamiento térmico del HGM. Sin embargo, también pueden provocar una contracción importante de la película húmeda a medida que se seca, lo que reduce significativamente la adherencia del recubrimiento. Reducir el espesor del recubrimiento al tiempo que se mejora la adherencia es un desafío clave. Necesitamos una modificación eficaz de la superficie y una dispersión uniforme del HGM. Además, debemos asegurarnos de que el recubrimiento mantenga un excelente rendimiento de aislamiento térmico. Este equilibrio es fundamental en la investigación actual.
Recubrimiento retardante al fuego
El HGM es un material inorgánico, incombustible y retardante de llama. Debido a estas características, se puede utilizar para fabricar revestimientos retardantes de llama. El HGM funciona como retardante de llama al ralentizar la transferencia de calor. Su baja conductividad térmica retrasa la llegada del calor externo al interior. Esto ayuda a ralentizar la propagación de la llama en la superficie del revestimiento. Como resultado, reduce la velocidad de descomposición térmica en el sustrato. Además, el peso ligero del HGM reduce la densidad de los revestimientos retardantes de llama gruesos y que no se expanden. Esto ayuda a reducir la carga sobre los sustratos de las estructuras de acero.
Los estudios muestran que los recubrimientos retardantes de fuego con HGM como relleno funcionan mejor que aquellos con perlita expandida o sepiolita. Esto es cierto incluso con la misma cantidad agregada. Otros investigadores combinaron HGM con rellenos. Estos incluían nanosílice, microperlas huecas de sílice y carburo de boro. Encontraron la mejor combinación para el rendimiento retardante de fuego. El HGM en recubrimientos retardantes de fuego intumescentes también evita que otros retardantes de llama se expandan. Esto puede hacer que el recubrimiento se despegue y reduzca su resistencia retardante de fuego. Por lo tanto, cuando se usa como relleno retardante de fuego, el HGM se usa más en recubrimientos retardantes de fuego no expansivos.
Recubrimiento anticorrosión
El HGM posee una gran resistencia a la compresión y a la corrosión. Además, presenta una buena estabilidad química, por lo que puede utilizarse en la fabricación de recubrimientos anticorrosivos. Mejora la resistencia al desgaste y al impacto del recubrimiento, y reduce la porosidad, lo que dificulta la penetración de sal y humedad. Como resultado, la estructura de acero se prolonga. En los recubrimientos anticorrosivos, el HGM facilita la distribución uniforme del polvo de zinc. Su forma redondeada, similar a la de un rodamiento de bolas, mejora la fluidez del recubrimiento, evita la sedimentación del relleno y optimiza la eficiencia del polvo de zinc.
Los investigadores descubrieron que reemplazar un poco de polvo de zinc por HGM puede reducir los costos de recubrimiento. Aún cumple con los estándares anticorrosión, pero la resistencia a la niebla salina será menor. HGM y los agentes tixotrópicos funcionan bien juntos. Evitan que el polvo de zinc se aglomere o se asiente. Esto ayuda a mantener estables los recubrimientos anticorrosión durante el almacenamiento. HGM tiene una estructura esférica positiva. Esto significa que absorbe menos aceite que otros rellenos. Por lo tanto, ayuda a reducir la viscosidad del recubrimiento. Como resultado, mejora el rendimiento de la construcción. HGM puede mejorar la fluidez del recubrimiento. Esto ayuda a que el polvo de zinc se disperse de manera uniforme. También previene las grietas en la película de pintura y promueve la autorreparación de esas grietas.
Recubrimientos que absorben el radar
Los recubrimientos absorbentes tienen importantes aplicaciones en las armas militares. Los recubrimientos absorbentes tradicionales suelen utilizar rellenos como ferritas y polvos metálicos. Estos materiales son densos, lo que dificulta la reducción del peso de las armas y el equipo. El HGM no absorbe por sí solo. Sin embargo, si lo recubres con metales como Ag, Ni, Co o Cu, se convierte en un buen material absorbente. La estructura hueca del HGM puede reflejar las ondas electromagnéticas varias veces. El metal de su superficie crea pérdida de histéresis y pérdida de resonancia ferromagnética. Esta combinación proporciona un blindaje electromagnético eficaz.
Los estudios actuales muestran que el recubrimiento químico de metal sobre HGM tiene como objetivo principal crear absorbentes. Es poco común verlo utilizado como relleno o adhesivo para recubrimientos absorbentes. Recubrir HGM con metal o ferrita puede mejorar su uso en recubrimientos absorbentes. Este enfoque tiene como objetivo crear materiales que sean delgados, livianos, anchos y resistentes.
HGM ha logrado importantes avances en investigación y desarrollo. Ha avanzado en varias áreas, incluidos los recubrimientos de aislamiento térmico, los recubrimientos ignífugos, los recubrimientos anticorrosión y los recubrimientos que absorben los radares. HGM tiene planes emocionantes para el campo de los recubrimientos. Se centrarán en mejorar la calidad funcional. También pretenden reducir los costos de producción. Optimizar los métodos de modificación es otro objetivo clave. Además, quieren mejorar la dispersión y las propiedades mecánicas. Por último, HGM se dispone a expandirse en el mercado de recubrimientos de baja densidad.