中國粉體網(wǎng)訊 最近，電影《哪吒之魔童鬧�！坊鸨鋈�，掀起了全民熱議的浪潮。影片中，哪吒腳踏風火輪，手持火尖槍，威風凜凜地穿梭于奇幻的神話世界，與敖丙攜手對抗惡勢力。而在現(xiàn)實世界，有這樣一種材料，雖沒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、高強度、隔熱、流動性和穩(wěn)定性好等眾多優(yōu)異性能，被廣泛應用于航空航天、深海探測、建筑等領域，被稱為二十一世紀的“時代空間材料”。
來源：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，進行高溫熱處理，此時玻璃粉末熔化，并在表面張力作用下逐漸轉變?yōu)榍蛐�，同時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部，逐漸膨脹發(fā)泡，最終形成空心結構的球形顆粒，即空心玻璃微珠。
玻璃粉末法的優(yōu)點在于其靈活性高，適合多種體系空心玻璃微珠的生產，且產品的質量相比于其他方法有明顯提高，在高強度空心玻璃微珠生產上具有較大優(yōu)勢，缺點在于其成本相對較高，且產率低。
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，將坯體送入燒結爐中燒結形成空心玻璃微珠。
噴霧干燥法具有坯體形成穩(wěn)定方便，生產效率高，產品空心率高，成本相對較低等優(yōu)勢，被廣泛認為是一種可以用于工業(yè)化生產空心玻璃微珠的方法，但此種方法生產出來的微珠物理和機械性能要低于玻璃粉末法生產的微珠，且化學穩(wěn)定性差。
液滴法
液滴法是將原料進行混合后，利用液滴形成裝置形成不同粒徑的液滴，通過對液滴球化處理、球內發(fā)泡、精煉以及冷卻得到。液滴法制備的微珠具有工藝簡單、產率高、球形度高及同心度較好的特點，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→爐中發(fā)泡→空心玻璃微珠成品�？招牟Ａ⑶虻闹饕尚瓦^程是在干凝膠微球制備爐中進行的，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個過程。
使用干凝膠法制備空心玻璃微珠，組分選擇范圍較寬，可以同時引入多種元素改進微珠的性能，能夠彌補液滴法的一些不足，但由于干凝膠法使用的金屬醇鹽原料價格昂貴，成本過高，且產量低、中間過程不易控制，目前以實驗室研究為主。
軟化學法
軟化學法制備空心玻璃微珠
軟化學法采用的是水漿懸浮體系，二氧化硅、氫氧化鈉、硼酸及助劑通過化學反應得到硅酸鈉水溶液，研磨后的均質化漿料經(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)點是水起到分散介質的作用，整體反應均勻，且得到的空心玻璃微珠空心率較高。
空心玻璃微珠的應用
空心玻璃微珠作為近年來國內迅速發(fā)展起來的新型輕質材料，各項性能十分優(yōu)異且應用領域廣泛，憑借良好的產品性能以及相對低廉的市場價格，應用于航空航天、深海浮力材料、造船、石油、天然氣等軍工領域，另外在塑料、橡膠、油漆、涂料、建筑材料等民用領域的應用也有很大的比重。
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，提高鉆井液流動性，同時具備保溫功能。在油氣田開采的過程中，應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)壓漏底層的問題，實現(xiàn)對油氣層的良好保護。油氣田開采的過程中，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、流動性高、導熱系數(shù)低等特點，是保溫復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機材料，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]有吸波性能，但在其表面化學鍍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，有效延長鋼鐵結構的使用壽命。
塑料、橡膠、樹脂
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在塑料領域，空心玻璃微珠由于輕質高強、兼具反射隔熱和保溫隔熱等特點，常作為填料加入到相關塑料產品中，用來降低塑料的密度、力學性能以及隔熱阻燃性能等；在橡膠領域，空心玻璃微珠在橡膠制品中，一方面可以起到降低密度，降低生產成本，獲得更大的經(jīng)濟效益，另一方面可以起到補強作用，有效提高橡膠制品的力學性能；在樹脂領域，空心玻璃微珠應用更為廣泛，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，對于產品的密度、隔熱、阻燃、強度、硬度等性能均有較大的增強效果。
乳化炸藥
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空心玻璃微珠具有低密度、低導熱、低吸油率，粒度及化學組成可控等優(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。空心玻璃微珠用于乳化炸藥，主要起到調節(jié)整體密度、使爆轟感度敏化、對乳液起穩(wěn)定作用等特殊作用。
結語
空心玻璃微珠具有獨特的結構特性，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度和成品率不斷提升，生產成本也不斷降低，空心玻璃微珠在各行業(yè)被快速廣泛應用。
參考來源：
馬玉民等.空心玻璃微珠的研究進展和應用現(xiàn)狀
王潤庭等.空心玻璃微珠在涂料中的應用于研究進展
張建峰等.空心玻璃微珠制備技術及應用研究進展
韓復興.我國空心玻璃微珠制備技術進展與發(fā)展方向
桂術鵬.空心玻璃微珠的制備及性能研究
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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