من أعماق البحار إلى الفضاء العميق: الكرات الزجاجية المجوفة من Hainuo تكسر الاحتكار وتمهد الطريق لفو "خفيف"

اليوم، تم عرض الكرات المجهرية الزجاجية المجوفة عالية الأداء من شركة Hainuo Technology مرة أخرى في صحيفة *Science and Technology Daily* باعتبارها "الصين المبتكرة · المنتج الجديد الرئيسي"!

كشركة أولى في الصين تمتلك حقوق الملكية الفكرية المستقلة وتحقق إنتاج على نطاق صناعيعملية تصنيع شركة "هاينو" الخاصة بها قد كسرت بنجاح الاحتكار الدولي، وتسريع وتيرة الاستبدال المحلي.

النص الكامل للتقرير يقدم أدناه، ودعوتكم لتشهد القدرات الهائلة من هذا "المواد خفيفة الوزن الصينية" الشركة.

في الآونة الأخيرة، نشرت إدارة الملكية الفكرية الوطنية الصينية "قائمة المرشحين لمؤسسات إثبات الملكية الفكرية الوطنية (2025-2027) "مع شركة شانشي هاينيو للتكنولوجيا، المحدودة (يشار إليها فيما يلي باسم "Shanxi Hainuo") في القائمة. As the first domestic enterprise to possess independent intellectual property rights and achieve industrial-scale production of high-performance hollow glass microspheres (hereinafter referred to as “hollow microspheres”)، عملية التصنيع الخاصة بـ (شانشي هاينو) قد اختلقت الاحتكارات الدولية

"بعد أكثر من عقد من البحث والتطوير المكثف، تمكنا من تطوير عملية إنتاج للكرات الدقيقة المجوفة بنجاح"، كما أوضح شين بينغزان، رئيس الشركة.‬لقد وصلت أداء الكرات المجهرية المجوفة المنتجة باستخدام هذه العملية إلى مستويات متقدمة دولياً، مع بعض النماذج الرائدة في العالم في المؤشرات الأساسية مثل قوة الضغط وتوزيع حجم الجسيمات.

الكرات المجهرية المجوفة هي كرات مجوفة بحجم ميكرون مصنوعة من الزجاج البوروسيليكاتي الحديد القلوي؛ وهي مليئة بغاز خامل، لها جدار خارجي رقيق للغاية،و هي خفيفة جدا و مع ذلك مقاومة للضغطثمانية وثلاثون مليون كرة صغيرة مجوفة تزن غرام واحد فقط، مع أقصى قوة ضغط تتجاوز 180 ميجاباسكال.بفضل خصائصها الأساسية ككونها خفيفة الوزن ومع ذلك عالية القوة، العازلة الحرارية، المقاومة للتآكل وذات ثابت كهربائي منخفض، أصبحت الكرات المجهرية المجوفة مادة رئيسية لا غنى عنها في سلسلة صناعة المواد المركبة المتقدمة،مع مجموعة واسعة من التطبيقات.

المواد المتخصصة الضرورية لاستخراج النفط البحري

في الآونة الأخيرة، في قاعدة تشغيلية لمؤسسة الصين الوطنية للنفط البحري (CNOOC) في شرق بحر الصين الجنوبي، كانت أنابيب الحفر تتقدم إلى مياه بعمق أكثر من كيلومتر.أوضح المشغلون في الموقع أن، بمجرد الانتهاء من الحفر ، سيتم حقن دبابة الاسمنت التي تحتوي على كرات صغيرة مجوفة في الفضاء الحلقية بين البئر وتشكيل الصخور المحيطة بها ، مما يشكل كثافة منخفضة ،حلقة أسمنتية عالية القوة على الضغط تعزز جودة التسمين وتضمن سلامة تطوير النفط والغاز.

‬هذه مرحلة حاسمة في التنقيب عن النفط والغاز في أعماق البحار وتطويرها. في عملية تسمين المياه العميقة، يمكن أن يُكسر استخدام سماد الأسمنت التقليدي ذو الكثافة العالية بسهولة التكوينات الهشة في قاع البحر,مما يؤدي إلى فقدان سائل الحفر، قال شين بينغزان. إضافة نسبة معينة من الكرات الدقيقة المجوفة إلى حديد الاسمنت يعطيها كثافة منخفضة وقوة ضغط عالية.تلبية المتطلبات التقنية لتسمين الآبار البحرية العميقة.

لفترة طويلة، كان لا بد من استيراد الكرات المجهرية المجوفة المستخدمة في استخراج النفط في الصين من الخارج.وشركات أجنبية فرضت حظرًا صارمًا على التكنولوجيا، ومراقبة استخدام منتجاتهم وإجبارهم على إرجاع المواد غير المستخدمة والمنتجات المقطوعة، كما اعترف تشاو هويلونغ، سكرتير مجلس إدارة شانشي هاينيو.

في عام 2015، حققت شانشي هايينو اختراقًا في إنتاج الكتلة من الكرات الدقيقة المجوفة،التي تم تسليمها على الفور إلى قواعد عمليات النفط البحرية في المياه الضحلة لشركة النفط الوطنية الصينية البحرية (CNOOC)وقد ارتفعت كميات الإمدادات على أساس سنوي من 80 طناً خلال المرحلة التجريبية إلى مئات ثم آلاف الطن، وتوسعت لتشمل جميع نطاقات العميقات في المياه.(شانشي هاينيو) قدمت أكثر من 10،000 طن من الكرات الدقيقة المجوفة، لتحقيق 100٪ من إمدادات الكرات الدقيقة الزجاجية المجوفة المتخصصة من CNOOC لعمليات التسمين.

"إن الكرات المجهرية المجوفة التي ننتجها متساوية مع المنتجات الأجنبية من حيث الأداء، لكنها تكلف ثلث سعر الواردات فقط"، قال شين بينغزان.لقد حققنا سيطرة مستقلة على التقنيات الرئيسية في مجال مواد التسمين النفطي البحري.

عشرات الآلاف من التجارب لحل التحديات الصناعية

في أكتوبر 2023, the China National Petroleum and Chemical Industry Federation certified that Shanxi Haino’s ‘Engineering Technology and Application of Hollow Glass Microspheres for Offshore Oil Cementing’ had reached an internationally leading level.

كمادة عالية الأداء لتسمين النفط البحري، إنتاج الكرات الدقيقة الزجاجية المجوفة على نطاق صناعي ليس بالأمر السهل.واجهنا معضلة حظر التكنولوجيا الأجنبية وغياب سابقات محلية للتصنيعلقد وجدنا أنفسنا في وضع "ثلاثة لا": لا توجد رسومات تقنية، لا توجد معدات جاهزة ولا توجد مواهب متخصصة، تذكر شين بينغزان.قام بتمويل إنشاء فريق بحث وتطوير، بدءاً من تجربة 5 كيلوغرامات لتطوير عملية الإنتاج الصناعي.

في عام 2009، في مصنع شانشي هاينيو في أعماق جبال تايهانغ، قام فريق البحث والتطوير بمزج المواد الخام مثل ثاني أكسيد السيليكون في حديد، وبعد خضوعه لعمليات تشمل الطحن،التجانس والإشعالعندما تم إشعال فرن الكرات عالي الحرارة أولاً ثم تبريد، كانت النتيجة كومة من الكرات الصغيرة الزجاجية الصلبة أو المتجمعة.."التحول من التجربة إلى الإنتاج الصناعي، وتحويل البحوث إلى نتائج عملية ليس أسهل من البحوث النظرية"، قال شين بينغزان.حتى أدنى انحراف في نسبة المواد الخام للكرات الدقيقة المجوفة يمكن أن يؤدي إلى منتجات نهائية مختلفة جداإذا كانت درجة حرارة التجمد أعلى بضع درجات مئوية فقط، قد تنهار الهيكل المجوف.

ارتفعت أكوام الكتب الصفراء التي تحتوي على بيانات تجريبية، في حين أن أكوام المنتجات المعيبة أثقلت ثقلها.من خلال التجارب المتكررة وتعديلات المعلمات ‬التقدم من التجارب الصغيرة إلى التجارب الكبيرة وعشرات الآلاف من محاولات التجربة والخطأ ‬فريق البحث والتطوير، من خلال العمل الشاق ، حددت جميع البيانات والعمليات الرئيسية اللازمة للإنتاج الصناعي من الكرات الدقيقة المجوفة بحلول عام 2012:تشكيل أجسام خضراء عن طريق التحليل الدقيق للرذاذ، ومن ثم تثبيتها على الفور إلى حبات باستخدام اللهب عالية درجة الحرارة.

ومع ذلك، فإن الاختراق في عملية الإنتاج كان مجرد الخطوة الأولى.العشرات من المعدات المتخصصة المطلوبة لإنتاج الكرات الدقيقة المجوفة لم تكن متوفرة في الصين في ذلك الوقت؛ كل شيء من معدات التجفيف إلى فرن التقطيع الأساسي كان لا بد أن يتم تطويره في المنزل.العمل مع فنيي الشركة المصنعة لتحسين النموذج الأولي ست أو سبع مرات قبل تحقيق النجاح‬باعتبارها المعدات الأساسية، كان يجب أن يكون فرن التقطيع قادرًا على التحكم بدقة في اللهب ضمن 600 ‬،000 درجة مئوية لضمان مرور الكرات الدقيقة المجوفة من خلال اللهب بشكل متساوقال تشاو هيولونغ: لقد قمنا بوضع مخططات التصميم وقمنا بتوجيه أحد الشركات المصنعة في الجنوب خلال عملية الإنتاج.لقد استغرق الأمر عشرات الجولات من المراجعات قبل أن ننتج أخيرا فرنا يلبي مواصفاتنا.

بدءاً من الصفر وتوسيعاً تدريجياً، تقدمت شانشي هاينو من تجارب 5 كيلوغرام إلى تجارب على نطاق صغير تتضمن مئات الكيلوغرام، ومن ثم إلى تجارب تجريبية على نطاق طن،اعتماد نهج "توسيع الحجم خطوة بخطوة" لمواجهة التحديات مثل تكييف المعدات للميكروسفيرات المجوفة وتثبيت العمليات واحدة تلو الأخرىفي عام 2015، أنشأت شانشي هاينو أول خط إنتاج صناعي في الصين، وفي عام 2023، أكملت خط إنتاج البلاد الذي يبلغ حجمه 10000 طن متري.

التقدم إلى المحيط الأزرق لتطبيقات الميكروسفير المجوف

حديقة (هاينو) الصناعية للأجهزة المجهرية الهاوية عالية الأداء للمواد الجديدة التي سنقوم ببناءها في منطقة (غاوبينغ) للتنمية الاقتصادية في (شانشي)تم إدراجها في قائمة شانشي للمشاريع الرئيسية على مستوى المحافظة لهذا العامبمساعدة السلطات المعنية تم تأمين الأرض للمشروع نحن حالياً ننهي الإجراءات الأوليةمثل تقييم الآثار البيئية وتقييم كفاءة الطاقة، وسيبدأ البناء قريباً، قال تشاو هيولونغ.

هذا العام، ستستثمر شانشي هاينيو 750 مليون يوان في بناء الحديقة الصناعية، والتي لديها قدرة إنتاجية مصممة 30،000 طن ومن المتوقع أن يتم الانتهاء منها والبدء في تشغيلها في العام المقبل‬قدرتنا الإنتاجية السنوية الحالية تبلغ 15000 طن،ستصبح الحديقة الصناعية أكبر قاعدة إنتاج ذكية في العالم للميكروسفيرات المجوفةقال تشاو هيولونغ أنه بمجرد الانتهاء من الحديقة الصناعيةالكرات المجهرية المجوفة لن تستخدم فقط في استخراج النفط ولكن من المتوقع أيضا أن تجد تطبيقات في قطاعات مثل الفضاء والإلكترونيات.

ولهذه الغاية، أنشأت شانشي هاينيو إطارًا للبحث والتطوير يتألف من ‬تحالفات ‬معاهد بحث ‬مراكز هندسية ‬محطات عمل ‬تشكيل مصفوفة شاملة بين الصناعة والأكاديمية والبحث والتطبيقات تغطي البحث الأساسي، التحول الهندسي والدعم الصناعي، وبالتالي دفع باستمرار الابتكار في مجال أبحاث وتطوير الميكروسفير المجوفة.

وتتوسع الكرات المجهرية المجوفة في شانشي هاينيو إلى مجالات مثل الذكاء الاصطناعي والشرائح النصفية والاقتصاد المنخفض والبناء الحديث.لقد قمنا أيضا بتطوير تسعة منتجات جديدة تظهر في السوق، بما في ذلك المواد الصلبة ذات الطواف الكهربائية المجوفة، والمواد المركبة مثل الخشب من البولي يوريثان القابلة للتصنيعوميكروسفيرات زجاجية مجوفة عالية الأداء ذات حجم جسيمات منخفض وثابت كهربائي منخفض مصممة خصيصًا لتطبيقات 5Gوأضاف أن العديد من المنتجات قد تم التحقق منها للتطبيق على نطاق واسع من قبل الشركات الرائدة في قطاعات متعددة.الخدمة المباشرة للعملاء مثل BYD وشركة الصين للعلوم والصناعة الجوية.

شانشي هاينو هي شركة دولية متخصصة ومتطورة وفريدة وابتكارية متخصصة في إنتاج الكرات الصغيرة المجوفةبهدف أن تصبح شركة رائدة عالمياً في مجال المواد الجديدة للميكروسفيرقال شين بينغزان: "نعتزم مواصلة تعميق خبرتنا في مجال المواد الجديدة المجهرية المجوفة،وبالتالي وضع أساس متين للمواد الجديدة لأمن الصناعات الاستراتيجية للدولة!

المصدر: صحيفة "سايانس آند تكنولوجيا ديلي"