中国粉体网讯 最近，电影《哪吒之魔童闹海》火爆出圈，掀起了全民热议的浪潮。影片中，哪吒脚踏风火轮，手持火尖枪，威风凛凛地穿梭于奇幻的神话世界，与敖丙携手对抗恶势力。而在现实世界，有这样一种材料，虽没有哪吒手中的法宝那般酷炫的外形和神奇的魔力，但它却有着令人惊叹的性能和出色的 “掌控力”，它就是空心玻璃微珠。
空心玻璃微珠主要成分为硼硅酸盐，属于非晶体材料，外观为白色粉末，是一种微米尺寸的、表面光滑的空心玻璃球体。其具有低密度、高强度、隔热、流动性和稳定性好等众多优异性能，被广泛应用于航空航天、深海探测、建筑等领域，被称为二十一世纪的“时代空间材料”。
来源：中钢矿院
空心玻璃微珠的制备方法
玻璃粉末法
以玻璃粉末为主要原料，将玻璃粉末和作为发泡剂的硫酸盐、碳酸盐等一同研磨混合后，进行高温热处理，此时玻璃粉末熔化，并在表面张力作用下逐渐转变为球形，同时硫酸盐和碳酸盐分解释放SO3、CO2等气体，被封闭在玻璃熔块内部，逐渐膨胀发泡，最终形成空心结构的球形颗粒，即空心玻璃微珠。
玻璃粉末法的优点在于其灵活性高，适合多种体系空心玻璃微珠的生产，且产品的质量相比于其他方法有明显提高，在高强度空心玻璃微珠生产上具有较大优势，缺点在于其成本相对较高，且产率低。
喷雾造粒法
喷雾造粒法制备空心玻璃微珠
喷雾造粒法制备空心玻璃微珠的主要原理是使用压力、离心或气流式雾化器将含有玻璃粉和发泡剂的悬浮液雾化，液滴中的液体在蒸发后成为坯体，将坯体送入烧结炉中烧结形成空心玻璃微珠。
喷雾干燥法具有坯体形成稳定方便，生产效率高，产品空心率高，成本相对较低等优势，被广泛认为是一种可以用于工业化生产空心玻璃微珠的方法，但此种方法生产出来的微珠物理和机械性能要低于玻璃粉末法生产的微珠，且化学稳定性差。
液滴法
液滴法是将原料进行混合后，利用液滴形成装置形成不同粒径的液滴，通过对液滴球化处理、球内发泡、精炼以及冷却得到。液滴法制备的微珠具有工艺简单、产率高、球形度高及同心度较好的特点，但难以制备高性能的玻璃空心微珠。
干凝胶法
干凝胶法又叫金属醇盐法，利用金属醇盐的水解制备空心玻璃微珠。主要过程为：金属醇盐原料加入稀盐酸→加水分解→凝胶化后干燥→粉碎、分级→炉中发泡→空心玻璃微珠成品。空心玻璃微球的主要成型过程是在干凝胶微球制备炉中进行的，炉中粒子从上到下共经历吸热、封装、发泡、精炼、冷却共5个过程。
使用干凝胶法制备空心玻璃微珠，组分选择范围较宽，可以同时引入多种元素改进微珠的性能，能够弥补液滴法的一些不足，但由于干凝胶法使用的金属醇盐原料价格昂贵，成本过高，且产量低、中间过程不易控制，目前以实验室研究为主。
软化学法
软化学法制备空心玻璃微珠
软化学法采用的是水浆悬浮体系，二氧化硅、氢氧化钠、硼酸及助剂通过化学反应得到硅酸钠水溶液，研磨后的均质化浆料经喷雾干燥、快速脱水发泡形成空心玻璃微珠。该方法的优点是水起到分散介质的作用，整体反应均匀，且得到的空心玻璃微珠空心率较高。
空心玻璃微珠的应用
空心玻璃微珠作为近年来国内迅速发展起来的新型轻质材料，各项性能十分优异且应用领域广泛，凭借良好的产品性能以及相对低廉的市场价格，应用于航空航天、深海浮力材料、造船、石油、天然气等军工领域，另外在塑料、橡胶、油漆、涂料、建筑材料等民用领域的应用也有很大的比重。
油气田开采
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高性能空心玻璃微珠用作低密度钻井液减轻剂、可以减轻钻井液比重，提高钻井液流动性，同时具备保温功能。在油气田开采的过程中，应用高性能空心玻璃微珠可以有效降低水泥浆的密度，从而避免出现压漏底层的问题，实现对油气层的良好保护。油气田开采的过程中，在钻井液中掺入高性能空心玻璃微珠能够有效降低其密度，从而可以应用于水平井与深井的开采作业中，避免出现压漏地层的现象。
涂料
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在保温隔热涂料中，空心玻璃微珠具有密度低、流动性高、导热系数低等特点，是保温复合材料中的重要填料；在防火涂料中，空心玻璃微珠是一种无机材料，具有不燃阻燃特性，可用于制备防火涂层；在吸波涂料中，传统吸波涂层中的吸收剂通常为铁氧体、金属微粉等填料，密度大，不利于武器装备的减重。空心玻璃微珠本身没有吸波性能，但在其表面化学镀Ag、Ni、Co、Cu等，可制备得到良好的吸波材料；在防腐涂料中，空心玻璃微珠能够增加涂料的耐磨性和抗热冲击性能，同时减少涂层中的孔隙率，减缓盐分和潮气的渗透速度，有效延长钢铁结构的使用寿命。
塑料、橡胶、树脂
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在塑料领域，空心玻璃微珠由于轻质高强、兼具反射隔热和保温隔热等特点，常作为填料加入到相关塑料产品中，用来降低塑料的密度、力学性能以及隔热阻燃性能等；在橡胶领域，空心玻璃微珠在橡胶制品中，一方面可以起到降低密度，降低生产成本，获得更大的经济效益，另一方面可以起到补强作用，有效提高橡胶制品的力学性能；在树脂领域，空心玻璃微珠应用更为广泛，包括像涂料、胶黏剂、油漆、泡沫材料等等，在其中加入空心玻璃微珠后，对于产品的密度、隔热、阻燃、强度、硬度等性能均有较大的增强效果。
乳化炸药
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空心玻璃微珠具有低密度、低导热、低吸油率，粒度及化学组成可控等优越性能，因而非常适合作为乳化炸药敏化剂。它具有用量少而能明显改善爆轰性能、提高贮存稳定性的特点。空心玻璃微珠用于乳化炸药，主要起到调节整体密度、使爆轰感度敏化、对乳液起稳定作用等特殊作用。
结语
空心玻璃微珠具有独特的结构特性，是一种低密度的轻量化填料、隔热保温填料、隔声降噪填料和电磁屏蔽填料，随着空心玻璃微珠的强度和成品率不断提升，生产成本也不断降低，空心玻璃微珠在各行业被快速广泛应用。
参考来源：
马玉民等.空心玻璃微珠的研究进展和应用现状
王润庭等.空心玻璃微珠在涂料中的应用于研究进展
张建峰等.空心玻璃微珠制备技术及应用研究进展
韩复兴.我国空心玻璃微珠制备技术进展与发展方向
桂术鹏.空心玻璃微珠的制备及性能研究
（中国粉体网编辑整理/初末）
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