از اعماق دریا به اعماق فضا: میکروسفرهای شیشه ای هول هایو این انحصار را شکست و راه را برای فو روشن کرد

امروزه، میکروکره های شیشه ای توخالی Hainuo Technology یک بار دیگر در *Science and Technology Daily* به عنوان یک «چین نوآورانه · محصول جدید کلیدی» معرفی شده اند!

به عنوان اولین شرکت در چین که دارای حقوق مالکیت معنوی مستقل است و به تولید در مقیاس صنعتی دست می یابد، فرآیند تولید اختصاصی Hainuo Technology با موفقیت انحصار بین المللی را شکست و سرعت جایگزینی داخلی را تسریع کرد.

متن کامل گزارش در زیر ارائه شده است و شما را دعوت می کند تا شاهد توانایی های خیره کننده این شرکت "مواد سبک چینی" باشید.

اخیراً، اداره ملی مالکیت معنوی چین «فهرست نامزدهای شرکت‌های ملی نمایشی مالکیت فکری (2025-2027)» را منتشر کرده است که شرکت فناوری شانشی هاینو (از این پس به عنوان «شانشی هاینوئو» نامیده می‌شود) در فهرست قرار دارد. به عنوان اولین شرکت داخلی که دارای حقوق مالکیت معنوی مستقل است و به تولید در مقیاس صنعتی میکروکره های شیشه ای توخالی با کارایی بالا (که از این پس به عنوان ریزکره های توخالی نامیده می شود) دست یافته است، فرآیند تولید اختصاصی شانشی هاینو از انحصارات بین المللی عبور کرده است.

شن پنگژان، رئیس این شرکت توضیح داد: «پس از بیش از یک دهه تحقیق و توسعه فشرده، ما با موفقیت فرآیند تولید میکروکره‌های توخالی را توسعه داده‌ایم. عملکرد جامع میکروکره‌های توخالی تولید شده با استفاده از این فرآیند به سطوح پیشرفته بین‌المللی رسیده است، با مدل‌های خاصی که در شاخص‌های اصلی مانند مقاومت فشاری و توزیع اندازه ذرات پیشرو هستند.

ریزکره های توخالی کره های توخالی به اندازه میکرون هستند که از شیشه بوروسیلیکات قلیایی-آهک ساخته شده اند. آنها با یک گاز بی اثر پر شده اند، یک دیواره بیرونی بسیار نازک دارند و بسیار سبک وزن و در عین حال بسیار مقاوم در برابر فشار هستند. سی و هشت میلیون میکروکره توخالی تنها 1 گرم وزن دارند و حداکثر مقاومت فشاری آن بیش از 180 مگا پاسکال است. میکروکره‌های توخالی به دلیل ویژگی‌های اصلی سبک وزن و در عین حال استحکام بالا، عایق حرارتی، مقاوم در برابر خوردگی و داشتن ثابت دی الکتریک پایین، به یک ماده کلیدی ضروری در زنجیره صنعت مواد کامپوزیتی پیشرفته با طیف وسیعی از کاربردها تبدیل شده‌اند.

مواد تخصصی ضروری برای استخراج نفت در دریا

اخیراً، در پایگاه عملیاتی شرکت ملی نفت فلات قاره چین (CNOOC) در شرق دریای چین جنوبی، لوله‌های حفاری به عمق بیش از یک کیلومتری آب در حال پیشروی بودند. اپراتورهای در محل توضیح دادند که پس از تکمیل حفاری، دوغاب سیمان حاوی میکروکره های توخالی به فضای حلقوی بین چاه و سازند سنگ اطراف تزریق می شود و یک حلقه سیمانی با چگالی کم و با مقاومت فشاری بالا تشکیل می دهد که کیفیت سیمان کاری را افزایش می دهد و ایمنی توسعه نفت و گاز را تضمین می کند.

شن پنگژان گفت: "این مرحله حیاتی در اکتشاف و توسعه نفت و گاز در اعماق دریا است. در سیمان کاری در آب های عمیق، استفاده از دوغاب سیمان با چگالی بالا می تواند به راحتی تشکیلات شکننده بستر دریا را بشکند و منجر به از دست دادن سیال حفاری شود." افزودن نسبت معینی از میکروسفرهای توخالی به دوغاب سیمان، چگالی کم و استحکام فشاری بالایی به آن می‌دهد و شرایط فنی را برای سیمان‌سازی چاه‌های دریایی در آب‌های عمیق برآورده می‌کند.

برای مدت طولانی، میکروکره های توخالی مورد استفاده در استخراج نفت چین باید از خارج وارد می شد. ژائو هویلونگ، دبیر هیئت مدیره شانشی هاینو اعتراف کرد: «بیش از 75 درصد از سهم بازار داخلی در انحصار محصولات خارجی بود و شرکت‌های خارجی تحریم‌های فنی سخت‌گیرانه‌ای را اعمال کردند، بر استفاده از محصولات خود نظارت می‌کردند و مواد استفاده‌نشده و برش‌ها را اجبار می‌کردند.

در سال 2015، Shanxi Hainuo به پیشرفتی در تولید انبوه میکروکره‌های توخالی دست یافت که بلافاصله به پایگاه‌های عملیات نفت دریایی شرکت ملی نفت فلات قاره چین (CNOOC) در آب‌های کم عمق عرضه شد. حجم عرضه سال به سال از 80 تن در مرحله آزمایشی به صدها و سپس هزاران تن افزایش یافت و به گونه ای گسترش یافت که تمام محدوده های عملیاتی عمق آب را پوشش داد. تا به امروز، Shanxi Hainuo بیش از 10000 تن ریزکره های توخالی را عرضه کرده است، و به 100 درصد عرضه میکروکره های شیشه ای توخالی تخصصی CNOOC برای عملیات سیمان کاری دست یافته است.

شن پنگژان گفت: «ریزکره‌های توخالی که ما تولید می‌کنیم از نظر عملکرد با محصولات خارجی برابری می‌کنند، اما فقط یک سوم قیمت واردات را هزینه می‌کنند». مهمتر از آن، ما به کنترل مستقل بر فناوری های کلیدی در زمینه مواد سیمانی نفتی در دریا دست یافته ایم.

ده ها هزار آزمایش برای حل چالش های صنعتی

در اکتبر 2023، فدراسیون ملی صنعت نفت و شیمی چین تأیید کرد که "فناوری مهندسی و استفاده از میکروکره های شیشه ای توخالی برای سیمان سازی نفتی در دریا" شانشی هاینو به سطح بین المللی پیشرو رسیده است.

به عنوان یک ماده با کارایی بالا برای سیمان کاری نفت در دریا، تولید میکروکره های شیشه ای توخالی در مقیاس صنعتی کار آسانی نیست. شن پنگژان به یاد می‌آورد: «زمانی که وارد این عرصه شدیم، با معضل تحریم‌های فناوری خارجی و فقدان سابقه‌های داخلی برای صنعتی‌سازی مواجه شدیم؛ ما خود را در وضعیت «سه‌نه» دیدیم: بدون نقشه‌های فنی، بدون تجهیزات آماده و بدون استعداد متخصص. او بودجه تأسیس یک تیم تحقیق و توسعه را تأمین کرد که با آزمایشی 5 کیلوگرمی برای انجام فرآیند تولید صنعتی شروع شد.

در سال 2009، در کارخانه Shanxi Hainuo در اعماق کوه‌های Taihang، تیم تحقیق و توسعه مواد خام مانند دی‌اکسید سیلیکون را در یک دوغاب مخلوط کردند و پس از انجام فرآیندهایی از جمله آسیاب، همگن‌سازی و پختن، منتظر ایجاد میکروکره‌های توخالی بودند. هنگامی که کوره کروی در دمای بالا ابتدا روشن شد و سپس سرد شد، نتیجه انبوهی از میکروکره های شیشه ای جامد یا آگلومره شد. شن پنگژان گفت: «حرکت از آزمایش به تولید صنعتی، تبدیل تحقیقات به نتایج عملی آسان‌تر از تحقیقات نظری نیست. حتی کوچکترین انحراف در نسبت مواد خام برای میکروکره های توخالی می تواند منجر به محصولات نهایی بسیار متفاوت شود؛ اگر دمای تف جوشی فقط چند درجه سانتیگراد بالاتر باشد، ساختار توخالی ممکن است فرو بریزد.

پشته‌های نوت‌بوک‌های زرد رنگ حاوی داده‌های تجربی افزایش یافت، در حالی که انبوهی از محصولات معیوب بر روحیه‌ی آن‌ها سنگینی می‌کرد. تیم تحقیق و توسعه از طریق آزمایش‌های مکرر و تنظیمات پارامترها - پیشرفت از آزمایش‌های مقیاس کوچک به آزمایش‌های مقیاس بزرگ و ده‌ها هزار تلاش آزمون و خطا - تمام داده‌ها و فرآیندهای کلیدی مورد نیاز برای تولید صنعتی میکروکره‌های توخالی را تا سال 2012 شناسایی کردند: آماده‌سازی چند جزئی، شکل‌دهی مواد خام اولیه، شکل‌دهی و شکل‌دهی مواد اولیه و مواد اولیه سبز و مواد اولیه. فوراً آنها را با استفاده از شعله با دمای بالا به صورت مهره تقویت کنید.

با این حال، پیشرفت در فرآیند تولید تنها اولین گام بود. ده‌ها تجهیزات تخصصی مورد نیاز برای تولید ریزدانه‌های توخالی در آن زمان در چین موجود نبود. همه چیز از تجهیزات خشک کردن گرفته تا کوره گلوله سازی هسته باید در داخل توسعه می یافت. برای یک خشک کن سفارشی، تیم تحقیق و توسعه تمام راه را به جیانگ سو طی کرد و با تکنسین های سازنده کار کرد تا نمونه اولیه را شش یا هفت بار قبل از دستیابی به موفقیت اصلاح کند. ژائو هویلونگ می‌گوید: «کوره گندله‌سازی به‌عنوان قطعه اصلی تجهیزات، باید قادر به کنترل دقیق شعله در محدوده 600 تا 1000 درجه سانتی‌گراد باشد تا اطمینان حاصل شود که ریزدانه‌های توخالی به طور یکنواخت از شعله عبور می‌کنند». ما نقشه‌های طراحی را ترسیم کردیم و یک تولیدکننده در جنوب را از طریق فرآیند تولید راهنمایی کردیم؛ ده‌ها دور تجدید نظر طول کشید تا در نهایت کوره‌ای را تولید کنیم که با مشخصات ما مطابقت داشت.»

Shanxi Haino با شروع از ابتدا و افزایش تدریجی، از آزمایش‌های 5 کیلوگرمی به آزمایش‌های مقیاس کوچک شامل صدها کیلوگرم، و سپس به آزمایش‌های آزمایشی در مقیاس تنی، با اتخاذ رویکرد «مقیاس‌سازی گام به گام» برای مقابله با چالش‌هایی مانند تطبیق تجهیزات برای تثبیت ریزکره‌های توخالی و یکی از آنها، پیشرفت کرد. در سال 2015، شانشی هاینو اولین خط تولید صنعتی چین را تأسیس کرد و در سال 2023، تنها خط تولید 10000 متری این کشور را تکمیل کرد.

پیشرفت در اقیانوس آبی از کاربردهای میکروکره توخالی

"پارک صنعتی مواد جدید میکروسفرهای توخالی هاینو با کارایی بالا که در حال ساختن آن در منطقه توسعه اقتصادی گائوپینگ، شانشی هستیم، در فهرست پروژه های کلیدی شانشی در سطح استانی برای سال جاری گنجانده شده است. با کمک مقامات مربوطه، زمین پروژه ایمن شده است. ما در حال حاضر در حال نهایی کردن مراحل ارزیابی اثرات زیست محیطی، ارزیابی اثرات زیست محیطی، و ارزیابی اثرات زیست محیطی به عنوان مقدماتی هستیم. ژائو هویلونگ گفت: به زودی آغاز خواهد شد.

امسال شانشی هاینو 750 میلیون یوان در ساخت پارک صنعتی سرمایه‌گذاری می‌کند که ظرفیت تولیدی آن 30000 تن است و انتظار می‌رود سال آینده تکمیل و وارد بازار شود. ژائو هویلونگ گفت: «ظرفیت تولید سالانه کنونی ما 15000 تن است؛ با اضافه شدن این 30000 تن، این پارک صنعتی به بزرگترین پایگاه تولید هوشمند میکروسفرهای توخالی در جهان تبدیل خواهد شد. وی افزود که پس از تکمیل این شهرک صنعتی، ریزکره های توخالی نه تنها در استخراج نفت مورد استفاده قرار خواهند گرفت، بلکه انتظار می رود در بخش هایی مانند هوافضا و الکترونیک نیز کاربرد داشته باشند.

برای این منظور، شانشی هاینو یک چارچوب تحقیق و توسعه متشکل از "اتحادها - موسسات تحقیقاتی - مراکز مهندسی - ایستگاه‌های کاری" ایجاد کرده است، که یک ماتریس جامع صنعتی، دانشگاهی، پژوهشی و کاربردی را تشکیل می‌دهد که تحقیقات بنیادی، تحول مهندسی و پشتیبانی صنعتی را پوشش می‌دهد، در نتیجه به طور مداوم نوآوری در تحقیق و توسعه میکروکره توخالی را پیش می‌برد.

ریزکره های توخالی شانشی هاینو در حال گسترش به حوزه هایی مانند هوش مصنوعی، نیمه هادی ها، اقتصاد در ارتفاع کم و ساخت و ساز مدرن هستند. شن پنگژان گفت: «ما همچنین 9 محصول جدید تولید کرده‌ایم که برای اولین بار در بازار عرضه می‌شوند، از جمله مواد شناور توخالی توخالی، مواد کامپوزیت چوب مانند پلی‌اورتان قابل ماشینکاری، و میکروکره‌های شیشه‌ای توخالی با کارایی بالا با اندازه ذرات کم و ثابت دی الکتریک پایین که به‌طور خاص برای کاربردهای 5G طراحی شده‌اند. وی افزود که چندین محصول برای کاربرد در مقیاس بزرگ توسط شرکت‌های پیشرو در بخش‌های مختلف تأیید شده‌اند که مستقیماً به مشتریانی مانند BYD و شرکت علوم و صنعت هوافضای چین خدمات می‌دهند.

شانشی هاینو یک شرکت «غول کوچک» تخصصی، تصفیه شده، منحصر به فرد و نوآور (SRUI) در سطح ایالتی است که در تولید ریزکره های توخالی تخصص دارد، با هدف «تبدیل شدن به یک شرکت پیشرو در جهان در زمینه مواد جدید میکروسفر». Shen Pengzhan اظهار داشت: "ما قصد داریم به تعمیق تخصص خود در زمینه مواد جدید میکروکره توخالی ادامه دهیم و از این طریق پایه محکمی از مواد جدید برای امنیت صنایع استراتژیک کشور ایجاد کنیم."

منبع: علم و فناوری دیلی