ریزکره‌های شیشه‌ای

**ریزکره‌های شیشه‌ای** () ذرات کروی میکروسکوپی از شیشه هستند که برای کاربردهای گوناگون در پژوهش، پزشکی، کالاهای مصرفی و صنایع مختلف ساخته می‌شوند. قطر این ریزکره‌ها معمولاً میان ۱ تا ۱۰۰۰ میکرومتر است، هرچند دامنهٔ اندازه می‌تواند از ۱۰۰ نانومتر تا ۵ میلی‌متر گسترش یابد. ریزکره‌های شیشه‌ای توخالی که گاه «ریزبادکنک» یا «حباب شیشه‌ای» نامیده می‌شوند، قطری میان ۱۰ تا ۳۰۰ میکرومتر دارند.

ریزکره‌های توخالی به‌عنوان پرکنندهٔ سبک‌وزن در مواد کامپوزیت مانند فوم ترکیبی و بتن سبک به‌کار می‌روند. این ذرات ویژگی‌هایی چون وزن کم، رسانایی گرمایی پایین و مقاومت بالا در برابر تنش فشاری را به فوم ترکیبی می‌بخشند. همچنین ریزکره‌های شیشه‌ای در علامت‌گذاری جاده‌ای برای بهبود بازتابندگی خطوط راهنمایی و رانندگی، به‌عنوان مادهٔ ساینده‌ای ملایم و نیز در پژوهش‌های نوری به‌ویژه در زمینهٔ تشدیدگرهای نوری کاربرد دارند.

از نظر منشأ، ریزکره‌های شیشه‌ای هم به‌صورت مهندسی‌شده تولید می‌شوند و هم به‌عنوان فرآوردهٔ جانبی در نیروگاه‌های زغال‌سنگ‌سوز پدید می‌آیند؛ در حالت دوم محصول معمولاً «سنوسفر» نامیده می‌شود.

## ساختار و ساخت
ریزکره‌های شیشه‌ای را می‌توان با گرمایش قطره‌های ریز سدیم سیلیکات حل‌شده در فرایندی به نام «گرماکافت افشانهٔ فراصوتی» () تولید کرد. ویژگی‌های محصول را می‌توان با فرآوری شیمیایی برای حذف بخشی از سدیم بهبود بخشید. کاهش سدیم همچنین امکان بهره‌گیری از ریزکره‌های توخالی شیشه‌ای را در سامانه‌های رزینی حساس شیمیایی فراهم کرده‌است؛ از جمله اپوکسی‌های با عمر گلدانی بلند و کامپوزیت‌های پلی‌اورتان بدون دمش.

پوشش‌های افزودنی مانند سیلان نیز معمولاً بر سطح ریزکره‌های توخالی اعمال می‌شود تا استحکام فصل مشترک میان زمینه و ریزکره‌ها افزایش یابد؛ چرا که این فصل مشترک نقطهٔ شکست رایج هنگام تنش کششی است.

ریزکره‌های شیشه‌ای همچنین به‌صورت فرآوردهٔ جانبی در نیروگاه‌های زغال‌سنگ‌سوز تولید می‌شوند. در این حالت محصول عموماً «سنوسفر» خوانده می‌شود و ترکیب شیمیایی آلومینوسیلیکاتی دارد (در برابر ترکیب سدیم‌سیلیکاتی کره‌های مهندسی‌شده). مقادیر اندک سیلیس موجود در زغال‌سنگ ذوب شده و هنگام بالارفتن از دودکش منبسط و تبدیل به کره‌های توخالی کوچک می‌شوند. این کره‌ها همراه خاکستر جمع‌آوری شده و به سد خاکستر فرستاده می‌شوند؛ کره‌های توخالی بر سطح آب شناور می‌مانند.

### دانه‌بندی و آماده‌سازی
پیش از کاربرد، ریزکره‌ها با اندازه‌های مختلف ترکیب می‌شوند تا مخلوطی با دانه‌بندی (گرانولومتری) ایدئال به دست آید. این مخلوط از مجموعه‌ای الک با اندازه‌های گوناگون عبور داده می‌شود و توزیع نهایی اندازه‌ها تعیین می‌گردد. مخلوط‌ها ممکن است همگن (توزیع یکنواخت اندازه) یا ناهمگن (تفاوت چشمگیر اندازه‌ها) باشند.

## کاربردها
### فوم ترکیبی و کامپوزیت‌ها
ریزکره‌های توخالی به‌عنوان پرکنندهٔ سبک در مواد کامپوزیت و فوم‌های ترکیبی (سینتکتیک) به‌کار می‌روند. ریزبادکنک‌ها سبب سبکی، رسانایی گرمایی پایین و مقاومت فشاری بسیار بالاتر نسبت به دیگر فوم‌ها می‌شوند. این ویژگی‌ها در بدنهٔ زیردریاپیماها و تجهیزات حفاری اعماق دریا بهره‌گیری می‌شود؛ جایی که فوم‌های دیگر در فشار بالا دچار درون‌پاشی می‌شوند. کره‌های توخالی سرامیکی نیز می‌توانند فوم ترکیبی آلومینیمی سبک تولید کنند.

ریزکره‌ها همچنین در کامپوزیت‌های پلیمری برای تنظیم وزن، قابلیت سنباده‌زنی و آب‌بندی سطح به‌کار می‌روند. برای نمونه در ساخت تختهٔ موج‌سواری، شکل‌دهندگان سطح بلوک‌های فوم پلی‌استایرن منبسط را با اپوکسی و ریزبادکنک آب‌بندی می‌کنند تا سطحی نفوذناپذیر و آسان‌سنباده ایجاد شود.

### دارورسانی و ذخیره‌سازی هیدروژن
ریزکره‌های توخالی در ذخیره‌سازی و آزادسازی آهستهٔ داروها و ردیاب‌های هسته‌ای و نیز در پژوهش‌های مربوط به ذخیره‌سازی هیدروژن کنترل‌شده کاربرد دارند.

### نورشناسی و جت‌های فوتونی
ریزکره‌ها برای ایجاد نواحی کانونی به نام «جت‌های نانوفوتونی» () به‌کار می‌روند. اندازهٔ این کره‌ها به‌اندازه‌ای بزرگ است که تشدیدهای درونی را پشتیبانی کند، اما آن‌قدر کوچک است که نورشناسی هندسی قابل اعمال نباشد. پژوهش‌ها نشان داده‌اند که قراردادن یک نانوذرهٔ طلا در ناحیهٔ جت نانوفوتونی تولیدشده توسط یک ریزکرهٔ دی‌الکتریک به قطر ۴٫۴ میکرومتر، افزایش قابل‌اندازه‌گیری نور پراکندهٔ برگشتی در گسترهٔ مرئی ایجاد می‌کند. بهره‌گیری از جت‌های نانوفوتونی برای تحریک مواد نوری فعال تحت فرایندهای تبدیل افزایشی فوتون نیز بررسی شده‌است.

ریزکره‌های شیشه‌ای باکیفیت بالای نوری برای پژوهش در زمینهٔ تشدیدگرها و حفره‌های نوری نیز تولید می‌شوند.

### ریزکره‌های تک‌پراکنده
**ریزکره‌های شیشه‌ای تک‌پراکنده** () دارای کرویت بالا و توزیع اندازهٔ ذرات بسیار باریک هستند (اغلب با ضریب تغییرات کمتر از ۱۰٪). این ذرات به‌عنوان فاصله‌گذار در چسب‌ها و پوشش‌ها، استانداردهای کالیبراسیون و ذرات ردیاب برای ارزیابی تجهیزات پزشکی به‌کار می‌روند. کاربردهای دیگر دربرمی‌گیرد: نمایشگرهای پلاسمایی گازی، آینه‌های خودرو، نمایشگرهای الکترونیکی، فناوری فلیپ‌چیپ، فیلترها و میکروسکوپی.

### علامت‌گذاری جاده‌ای
ریزکره‌های شیشه‌ای در علامت‌گذاری افقی جاده‌ها برای بهبود دید در شرایط نور ناکافی به‌کار می‌روند. این ریزکره‌ها همچون بازتابنده‌های کوچک عمل کرده و نور را در همان جهتی که آمده بازمی‌تابانند و بدین ترتیب بازتابندگی خطوط جاده‌ای را به‌شکل چشمگیری افزایش می‌دهند. دو نوع اصلی وجود دارد:
* **ریزکره‌های پیش‌مخلوط**: از اجزای اصلی رنگ‌های خط‌کشی جاده‌ای هستند؛ مخلوط آن‌ها معمولاً همگن با میانگین قطر بالاست.
* **ریزکره‌های پس‌مخلوط**: هم‌زمان با رنگ و به‌وسیلهٔ تفنگ‌های فشاری ویژه پاشیده می‌شوند.

### دیگر کاربردها
از دیگر کاربردهای ریزکره‌های شیشه‌ای می‌توان به رنگ‌های بازتابنده و همچنین بهره‌گیری به‌عنوان مادهٔ سایندهٔ ملایم (ماسه‌پاشی) اشاره کرد.

## توزیع ریزکره‌ها
توزیع و پخش ریزکره‌ها در فرایندهای صنعتی کار دشواری است. هنگام بهره‌گیری از ریزکره‌ها به‌عنوان پرکننده در دستگاه‌های اختلاط و توزیع استاندارد، نرخ شکست ذرات ممکن است بسته به نوع پمپ، ویسکوزیتهٔ ماده، همزدن و دما تا ۸۰ درصد برسد. پمپ حفره‌ای پیشرونده () پمپ ترجیحی برای توزیع مواد حاوی ریزکره است و می‌تواند شکست ذرات را تا ۸۰ درصد کاهش دهد.

## جستارهای وابسته
* ذخیره‌سازی هیدروژن
* ماده کامپوزیت
* ریزکاواک نوری
* شیشه

## منابع

* 

## پیوند به بیرون
رده:مواد
رده:گونه‌های شیشه
رده:ذخیره‌سازی هیدروژن
رده:شیمی آبگینه