Van de diepe zee naar de diepe ruimte: Hainuo's holle glazen microsferen breken het monopolie en banen de weg voor “Light” Fu

Vandaag zijn de hoogwaardige holle glazen microbolletjes van Hainuo Technology opnieuw in de *Science and Technology Daily* opgenomen als een “Innovatief China · Belangrijk Nieuw Product”!

Als eerste bedrijf in China dat onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten bezit en productie op industriële schaal realiseert, heeft het eigen productieproces van Hainuo Technology met succes het internationale monopolie doorbroken, waardoor het tempo van de binnenlandse vervanging is versneld.

Hieronder vindt u de volledige tekst van het rapport, waarin u wordt uitgenodigd getuige te zijn van de formidabele capaciteiten van deze ‘Chinese lichtgewichtmaterialenonderneming’.

Onlangs heeft de China National Intellectual Property Administration de ‘List of Candidates for National Intellectual Property Demonstration Enterprises (2025–2027)’ gepubliceerd, waarbij Shanxi Hainuo Technology Co., Ltd. (hierna ‘Shanxi Hainuo’ genoemd) op de lijst staat. Als de eerste binnenlandse onderneming die over onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten beschikte en de productie op industriële schaal van hoogwaardige holle glazen microbolletjes (hierna "holle microbolletjes" genoemd) tot stand bracht, heeft het eigen productieproces van Shanxi Hainuo internationale monopolies doorbroken.

“Na meer dan een decennium van intensief onderzoek en ontwikkeling hebben we met succes een productieproces voor holle microbolletjes ontwikkeld”, legt Shen Pengzhan, voorzitter van het bedrijf, uit. “De alomvattende prestaties van de holle microsferen die met dit proces worden geproduceerd, hebben internationaal geavanceerde niveaus bereikt, waarbij bepaalde modellen toonaangevend zijn in de wereld op het gebied van kernindicatoren zoals druksterkte en deeltjesgrootteverdeling.”

Holle microbolletjes zijn holle bolletjes ter grootte van een micron, gemaakt van alkalikalkborosilicaatglas; ze zijn gevuld met een inert gas, hebben een extreem dunne buitenwand en zijn extreem licht en toch zeer drukbestendig. Achtendertig miljoen holle microbolletjes wegen slechts 1 gram, met een maximale druksterkte van meer dan 180 megapascal. Dankzij hun kerneigenschappen: lichtgewicht en toch hoge sterkte, thermisch isolerend, corrosiebestendig en een lage diëlektrische constante, zijn holle microbolletjes een onmisbaar sleutelmateriaal geworden in de keten van de geavanceerde composietmaterialenindustrie, met een breed scala aan toepassingen.

Gespecialiseerde materialen die essentieel zijn voor de offshore oliewinning

Onlangs rukten boorpijpen op een operationele basis van China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) in de oostelijke Zuid-Chinese Zee op in wateren van meer dan een kilometer diep. Exploitanten ter plaatse legden uit dat, zodra het boren voltooid is, cementslurry met holle microbolletjes in de ringvormige ruimte tussen de boorput en de omringende rotsformatie zal worden geïnjecteerd, waardoor een cementring met lage dichtheid en hoge druksterkte wordt gevormd die de kwaliteit van het cementeren verbetert en de veiligheid van de olie- en gasontwikkeling garandeert.

"Dit is een cruciale fase in de diepzee-olie- en gasexploratie en -ontwikkeling. Bij diepwatercementeren kan het gebruik van conventionele cementslurry met hoge dichtheid gemakkelijk kwetsbare zeebodemformaties breken, wat leidt tot verlies van boorvloeistof", aldus Shen Pengzhan. “Door een bepaald aandeel holle microbolletjes aan de cementslurry toe te voegen, krijgt de cementslurry een lage dichtheid en een hoge druksterkte, waarmee wordt voldaan aan de technische eisen voor het cementeren van diepwaterputten op zee.”

Lange tijd moesten de holle microbolletjes die bij de Chinese oliewinning worden gebruikt, uit het buitenland worden geïmporteerd. “Meer dan 75 procent van het binnenlandse marktaandeel werd gemonopoliseerd door buitenlandse producten, en buitenlandse bedrijven legden strikte technologische embargo’s op, hielden toezicht op het gebruik van hun producten en dwongen de teruggave van ongebruikte materialen en restanten af”, gaf Zhao Huilong, bestuurssecretaris van Shanxi Hainuo, toe.

In 2015 bereikte Shanxi Hainuo een doorbraak in de massaproductie van holle microbolletjes, die onmiddellijk werden geleverd aan de offshore oliebasissen van de China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) in ondiepe wateren. De aanvoervolumes stegen jaar na jaar van 80 ton tijdens de proeffase naar honderden en vervolgens duizenden ton, en breidden zich uit om alle operationele waterdieptebereiken te bestrijken. Tot nu toe heeft Shanxi Hainuo meer dan 10.000 ton holle microbolletjes geleverd, waarmee een levering van 100 procent van CNOOC's gespecialiseerde holle glazen microbolletjes voor cementeerwerkzaamheden werd bereikt.

“De holle microbolletjes die we produceren zijn qua prestaties vergelijkbaar met buitenlandse producten, maar kosten slechts een derde van de importprijs”, zegt Shen Pengzhan. “Belangrijker nog is dat we onafhankelijke controle hebben verkregen over belangrijke technologieën op het gebied van offshore oliecementmaterialen.”

Tienduizenden experimenten om industriële uitdagingen op te lossen

In oktober 2023 verklaarde de China National Petroleum and Chemical Industry Federation dat Shanxi Haino's 'Engineering Technology and Application of Hollow Glass Microspheres for Offshore Oil Cementing' een internationaal toonaangevend niveau had bereikt.

Als hoogwaardig materiaal voor het cementeren van offshore-olie is de productie op industriële schaal van holle glazen microbolletjes geen eenvoudige opgave. "Toen we dit veld betraden, werden we geconfronteerd met het dilemma van embargo's op buitenlandse technologie en een gebrek aan binnenlandse precedenten voor industrialisatie; we bevonden ons in een 'drie-nee'-situatie: geen technische tekeningen, geen kant-en-klare apparatuur en geen gespecialiseerd talent", herinnert Shen Pengzhan zich. Hij financierde de oprichting van een onderzoeks- en ontwikkelingsteam, te beginnen met een proef van 5 kilogram om het industriële productieproces uit te werken.

In 2009 mengde het R&D-team in de Shanxi Hainuo-fabriek diep in het Taihang-gebergte grondstoffen zoals siliciumdioxide tot een slurry en wachtte, na processen te hebben ondergaan zoals malen, homogeniseren en bakken, op de creatie van de holle microbolletjes. Toen de hogetemperatuursferisatieoven eerst werd aangestoken en vervolgens werd afgekoeld, was het resultaat een stapel vaste of geagglomereerde glazen microbolletjes. “De overstap van experimenten naar industriële productie, het vertalen van onderzoek naar praktische resultaten is niet eenvoudiger dan theoretisch onderzoek”, aldus Shen Pengzhan. “Zelfs de kleinste afwijking in de verhouding van grondstoffen voor de holle microbolletjes kan resulteren in enorm verschillende eindproducten; als de sintertemperatuur maar een paar graden Celsius hoger is, kan de holle structuur instorten.”

Stapels vergeelde notitieboekjes met experimentele gegevens stegen hoog op, terwijl stapels gebrekkige producten zwaar op hun humeur drukten. Door herhaalde proeven en parameteraanpassingen – gaande van kleinschalige naar grootschalige proeven en tienduizenden vallen en opstaan-pogingen – heeft het R&D-team, door puur hard werken, alle belangrijke gegevens en processen geïdentificeerd die nodig zijn voor de industriële productie van holle microbolletjes tegen 2012: het bereiden van een uit meerdere componenten bestaande grondstoffenslurry, het vormen van groene lichamen via precisiesproeigranulatie en deze vervolgens onmiddellijk te versterken tot kralen met behulp van een vlam op hoge temperatuur.

De doorbraak in het productieproces was echter slechts de eerste stap. De tientallen gespecialiseerde apparatuur die nodig was voor de productie van holle microkralen waren destijds niet beschikbaar in China; alles, van de droogapparatuur tot de kernpelletiseeroven, moest in eigen huis worden ontwikkeld. Voor één op maat gemaakte droger reisde het R&D-team helemaal naar Jiangsu, waar ze samen met de technici van de fabrikant het prototype zes of zeven keer verfijnden voordat het succes boekte. “Als kernapparaat moest de pelletiseeroven in staat zijn de vlam nauwkeurig te controleren binnen het bereik van 600–1.000 °C om ervoor te zorgen dat de holle microbolletjes gelijkmatig door de vlam gingen”, aldus Zhao Huilong. "We hebben de ontwerpblauwdrukken opgesteld en een fabrikant in het zuiden door het productieproces geleid; het duurde tientallen revisierondes voordat we uiteindelijk een oven produceerden die aan onze specificaties voldeed."

Shanxi Haino begon helemaal opnieuw en groeide geleidelijk op van proeven van 5 kilogram naar kleinschalige proeven met honderden kilo's, en vervolgens naar pilotproeven op tonnenschaal, waarbij hij een 'stapsgewijze opschaling'-aanpak hanteerde om uitdagingen aan te pakken, zoals het aanpassen van apparatuur voor holle microsferen en het één voor één stabiliseren van processen. In 2015 richtte Shanxi Haino de eerste industriële productielijn van China op en in 2023 voltooide het de enige productielijn van het land met een capaciteit van 10.000 ton.

Op weg naar de blauwe oceaan van holle microsfeertoepassingen

"Het Hainuo High-Performance Hollow Microspheres New Materials Industrial Park dat we aan het bouwen zijn in de Gaoping Economic Development Zone, Shanxi, is opgenomen in Shanxi's lijst van belangrijke projecten op provinciaal niveau voor dit jaar. Met de hulp van de relevante autoriteiten is de grond voor het project veiliggesteld. We zijn momenteel de voorbereidende procedures aan het afronden, zoals de milieueffectrapportage en de evaluatie van de energie-efficiëntie, en de bouw zal binnenkort beginnen", aldus Zhao Huilong.

Dit jaar investeert Shanxi Hainuo 750 miljoen yuan in de bouw van het industriepark, dat een geplande productiecapaciteit van 30.000 ton heeft en naar verwachting volgend jaar voltooid en in gebruik genomen zal worden. "Onze huidige jaarlijkse productiecapaciteit bedraagt ​​15.000 ton; met de toevoeging van deze 30.000 ton zal het industriepark 's werelds grootste slimme productiebasis voor holle microbolletjes worden", aldus Zhao Huilong. Hij voegde eraan toe dat zodra het industriepark voltooid is, holle microbolletjes niet alleen zullen worden gebruikt bij de oliewinning, maar naar verwachting ook toepassingen zullen vinden in sectoren als de lucht- en ruimtevaart en de elektronica.

Daartoe heeft Shanxi Hainuo een onderzoeks- en ontwikkelingskader opgezet dat bestaat uit “allianties – onderzoeksinstituten – technische centra – werkstations”, die een alomvattende matrix voor de industrie, de academische wereld, het onderzoek en de toepassingen vormen die fundamenteel onderzoek, technische transformatie en industriële ondersteuning omvat, waardoor de innovatie op het gebied van onderzoek en ontwikkeling op het gebied van holle microsferen voortdurend wordt bevorderd.

De holle microsferen van Shanxi Hainuo breiden zich uit naar gebieden als kunstmatige intelligentie, halfgeleiders, de economie op lage hoogte en de moderne bouw. “We hebben ook negen nieuwe producten ontwikkeld die hun marktdebuut maken, waaronder vaste drijfmaterialen met holle microbolletjes, bewerkbare polyurethaan-houtachtige composietmaterialen en hoogwaardige holle glazen microbolletjes met een lage deeltjesgrootte en een lage diëlektrische constante, speciaal ontworpen voor 5G-toepassingen”, aldus Shen Pengzhan. Hij voegde eraan toe dat verschillende producten zijn gevalideerd voor grootschalige toepassing door toonaangevende ondernemingen in meerdere sectoren, die rechtstreeks klanten als BYD en de China Aerospace Science and Industry Corporation bedienen.

Shanxi Haino is een 'Specialised, Refined, Unique and Innovative' (SRUI) 'Little Giant'-onderneming op staatsniveau, gespecialiseerd in de productie van holle microbolletjes, met als doel 'een wereldleidende onderneming te worden op het gebied van nieuwe microsfeermaterialen'. Shen Pengzhan verklaarde: 'We zijn van plan onze expertise op het gebied van nieuwe materialen met holle microbolletjes te blijven verdiepen, en daarmee een solide basis van nieuwe materialen te leggen voor de veiligheid van de strategische industrieën van het land!'

Bron: Science and Technology Daily