Microesferas ocas de vidro (HGM), como carga em materiais compósitos, têm sido amplamente aplicadas em áreas como revestimentos e pinturas, materiais especiais e exploração de recursos devido às suas propriedades de leveza, estrutura oca, isolamento térmico e estabilidade química. Nos últimos anos, na indústria de revestimentos, pesquisadores têm se dedicado a superar desafios como a baixa compatibilidade interfacial e a fraca adesão interfacial entre as HGM e as matrizes de resina por meio de tecnologias de modificação. Esses avanços têm gradualmente mitigado diversos defeitos em revestimentos reforçados com HGM, resultando em escopos de aplicação cada vez mais amplos e características de desempenho mais notáveis. Este artigo analisará brevemente as diversas aplicações de microesferas ocas de vidro na área de revestimentos e explorará suas perspectivas futuras.
Revestimento de isolamento térmico
O HGM tem baixa densidade e alta fluidez. Ele também tem baixa condutividade térmica. Devido a essas características, ele serve como um enchimento importante em materiais compostos de isolamento térmico. Seu formato de esfera pequena e oca muda como a luz viaja quando atinge a casca. Isso melhora a retrodispersão e a refletividade da luz do revestimento. Como resultado, ele reduz a energia de radiação térmica externa de passar e mantém o calor do lado de fora. Além disso, a estrutura oca de parede fina do HGM tem uma condutividade térmica próxima à do ar [0,026 W/(m·K)]. Esse recurso ajuda a reduzir a condução de calor em ambos os lados do revestimento de forma eficaz.
Recentemente, pesquisadores têm usado HGM em diferentes revestimentos de isolamento térmico.
O efeito de isolamento térmico depende de alguns fatores principais:
- Tamanho da partícula
- Densidade de partículas
- Espessura do revestimento
- Quantidade adicionada
Revestimentos de isolamento térmico mais espessos geralmente melhoram o efeito de isolamento térmico do HGM. No entanto, eles também podem levar ao encolhimento severo do filme úmido à medida que seca, o que reduz significativamente a adesão do revestimento. Reduzir a espessura do revestimento e, ao mesmo tempo, melhorar a adesão é um desafio fundamental. Precisamos de modificação de superfície eficaz e uma dispersão uniforme do HGM. Além disso, devemos garantir que o revestimento mantenha um excelente desempenho de isolamento térmico. Esse equilíbrio é crítico na pesquisa atual.
Revestimento retardante de fogo
HGM é um material inorgânico. É não combustível e retardante de chamas. Devido a essas características, ele pode ser usado para fazer revestimentos retardantes de fogo. HGM funciona como um retardante de fogo ao retardar a transferência de calor. Sua baixa condutividade térmica atrasa o calor externo de atingir o interior. Isso ajuda a retardar a propagação da chama na superfície do revestimento. Como resultado, reduz a taxa de decomposição térmica no substrato. Além disso, o peso leve do HGM reduz a densidade de revestimentos retardantes de fogo espessos e não expansíveis. Isso ajuda a reduzir a carga em substratos de estrutura de aço.
Estudos mostram que revestimentos retardantes de fogo com HGM como enchimento funcionam melhor do que aqueles com perlita expandida ou sepiolita. Isso é verdade mesmo com a mesma quantidade adicionada. Outros pesquisadores combinaram HGM com enchimentos. Estes incluíam nano-sílica, microesferas de sílica ocas e carboneto de boro. Eles encontraram a melhor mistura para desempenho retardante de fogo. HGM em revestimentos retardantes de fogo intumescentes também impede que outros retardantes de chama se expandam. Isso pode fazer com que o revestimento descasque e reduza sua resistência retardante de fogo. Portanto, quando usado como enchimento retardante de fogo, HGM é mais usado em revestimentos retardantes de fogo não expansíveis.
Revestimento anticorrosivo
O HGM possui alta resistência à compressão e excelente resistência à corrosão. Apresenta também boa estabilidade química, podendo ser utilizado na fabricação de revestimentos anticorrosivos. Aumenta a resistência ao desgaste e ao impacto do revestimento, além de reduzir a porosidade, dificultando a penetração de sal e umidade. Como resultado, a estrutura de aço dura mais tempo. Em revestimentos anticorrosivos, o HGM auxilia na distribuição uniforme do pó de zinco. Seu formato esférico, semelhante ao de uma esfera de rolamento, melhora a fluidez do revestimento, impede a sedimentação do material de enchimento e aumenta a eficiência da aplicação do pó de zinco.
Pesquisadores descobriram que trocar um pouco de pó de zinco por HGM pode cortar custos de revestimento. Ele ainda atende aos padrões anticorrosivos, mas a resistência à névoa salina será menor. HGM e agentes tixotrópicos funcionam bem juntos. Eles impedem que o pó de zinco se aglomere ou se assente. Isso ajuda a manter os revestimentos anticorrosivos estáveis durante o armazenamento. O HGM tem uma estrutura esférica positiva. Isso significa que ele absorve menos óleo do que outros enchimentos. Então, ele ajuda a diminuir a viscosidade do revestimento. Como resultado, ele melhora o desempenho da construção. O HGM pode melhorar a fluidez do revestimento. Isso ajuda o pó de zinco a se dispersar uniformemente. Ele também previne rachaduras na película de tinta e promove o autorreparo dessas rachaduras.
Revestimentos de absorção de radar
Revestimentos absorventes têm aplicações importantes em armas militares. Revestimentos absorventes tradicionais geralmente usam enchimentos como ferrites e pós metálicos. Esses materiais são densos, o que dificulta a redução do peso de armas e equipamentos. O HGM não absorve sozinho. No entanto, se você o revestir com metais como Ag, Ni, Co ou Cu, ele se torna um bom material absorvente. A estrutura oca do HGM pode refletir ondas eletromagnéticas várias vezes. O metal em sua superfície cria perda de histerese e perda de ressonância ferromagnética. Essa combinação fornece efetivamente blindagem eletromagnética.
Estudos atuais mostram que o revestimento químico de metal em HGM visa principalmente criar absorventes. É incomum vê-lo usado como enchimento ou adesivo para revestimentos absorventes. Revestir HGM com metal ou ferrite pode melhorar seu uso em revestimentos absorventes. Essa abordagem visa criar materiais finos, leves, largos e fortes.
A HGM fez avanços significativos em pesquisa e desenvolvimento. Eles avançaram em várias áreas, incluindo revestimentos de isolamento térmico, revestimentos retardantes de fogo, revestimentos anticorrosivos e revestimentos de absorção de radar. A HGM tem planos interessantes para o campo de revestimentos. Eles se concentrarão em melhorar a qualidade funcional. Eles também visam cortar custos de produção. Otimizar métodos de modificação é outro objetivo fundamental. Além disso, eles querem melhorar a dispersão e as propriedades mecânicas. Por fim, a HGM está pronta para se expandir no mercado de revestimentos de baixa densidade.