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 glasmicrosferen van Hainuo Technology opnieuw uitgelicht in de *Science and Technology Daily* als een “Innovatief China · Sleutel Nieuw Product”!

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

De volledige tekst van het rapport wordt hieronder verstrekt, waarin u wordt uitgenodigd om de formidabele capaciteiten van deze “Chinese lichtgewicht materialen” onderneming te aanschouwen.

Onlangs publiceerde de China National Intellectual Property Administration de “Lijst van kandidaten voor Nationale Intellectuele Eigendomsdemonstratieondernemingen (2025–2027)”, met Shanxi Hainuo Technology Co., Ltd. (hierna te noemen “Shanxi Hainuo”) op de lijst. Als eerste binnenlandse onderneming met onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten en industriële productie op schaal van hoogwaardige holle glasmicrosferen (hierna te noemen “holle microsferen”), heeft het eigen productieproces van Shanxi Hainuo internationale monopolies doorbroken.

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

Holle microsferen zijn holle bollen van micronformaat gemaakt van alkali-kalk-borosilicaatglas; ze zijn gevuld met een inert gas, hebben een extreem dunne buitenwand en zijn extreem licht maar zeer drukbestendig. Achtendertig miljoen holle microsferen wegen slechts 1 gram, met een maximale druksterkte van meer dan 180 megapascal. Dankzij hun kerneigenschappen van lichtgewicht maar hoge sterkte, thermische isolatie, corrosiebestendigheid en lage diëlektrische constante, zijn holle microsferen een onmisbaar sleutelmateriaal geworden in de geavanceerde composietmaterialenindustrie, met een breed scala aan toepassingen.

Gespecialiseerde materialen essentieel voor offshore olie-extractie

Onlangs, op een operationele basis van China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) in de oostelijke Zuid-Chinese Zee, boorden boorbuizen in wateren van meer dan een kilometer diep. Operators ter plaatse legden uit dat, zodra het boren is voltooid, cementpap met holle microsferen wordt geïnjecteerd in de ringvormige ruimte tussen de boorput en de omringende gesteentevorming, waardoor een cementring met lage dichtheid en hoge druksterkte ontstaat die de kwaliteit van het cementeren verbetert en de veiligheid van olie- en gasontwikkeling garandeert.

“Dit is een cruciale fase in de exploratie en ontwikkeling van diepzeeolie en -gas. Bij cementeren in diep water kan het gebruik van conventionele cementpap met hoge dichtheid gemakkelijk fragiele zeebodemformaties doen scheuren, wat leidt tot verlies van boorvloeistof,” zei Shen Pengzhan. “Het toevoegen van een bepaald percentage holle microsferen aan de cementpap geeft het een lage dichtheid en hoge druksterkte, wat voldoet aan de technische vereisten voor het cementeren van diepzee offshore putten.”

Lange tijd moesten de holle microsferen die in China's olie-extractie werden 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, controleerden het gebruik van hun producten en dwongen de terugkeer van ongebruikte materialen en afsnijdsels af,” gaf Zhao Huilong, Board Secretary van Shanxi Hainuo, toe.

In 2015 bereikte Shanxi Hainuo een doorbraak in de massaproductie van holle microsferen, die onmiddellijk werden geleverd aan de offshore olie-operationele bases van China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) in ondiep water. De leveringsvolumes namen jaar na jaar toe van 80 ton tijdens de proeffase tot honderden en vervolgens duizenden tonnen, en breidden zich uit naar alle waterdiepte operationele bereiken. Tot op heden heeft Shanxi Hainuo meer dan 10.000 ton holle microsferen geleverd, wat resulteert in 100 procent levering van de gespecialiseerde holle glasmicrosferen van CNOOC voor cementeringsoperaties.

“De holle microsferen die we produceren zijn qua prestaties vergelijkbaar met buitenlandse producten, maar kosten slechts een derde van de prijs van import,” zei Shen Pengzhan. “Belangrijker nog, we hebben onafhankelijke controle bereikt over sleuteltechnologieën op het gebied van offshore olie cementeringsmaterialen.”

Tientallen duizenden experimenten om industriële uitdagingen op te lossen

In oktober 2023 certificeerde 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 offshore olie cementering is de industriële productie op schaal van holle glasmicrosferen geen gemakkelijke opgave. “Toen we dit veld betraden, stonden we voor het dilemma van buitenlandse technologische embargo's en een gebrek aan binnenlandse precedenten voor industrialisatie; we bevonden ons in een ‘drie-geen’ situatie: geen technische tekeningen, geen kant-en-klare apparatuur en geen specialistisch talent,” herinnerde Shen Pengzhan zich. Hij financierde de oprichting van een onderzoeks- en ontwikkelingsteam, beginnend met een proef van 5 kilogram om het industriële productieproces uit te werken.

In 2009, in de Shanxi Hainuo fabriek diep in de Taihang Bergen, mengde het R&D-team grondstoffen zoals siliciumdioxide tot een slurry en wachtte na processen zoals malen, homogeniseren en bakken op de creatie van de holle microsferen. Toen de hogetemperatuur spherisatiefenoven voor het eerst werden aangestoken en vervolgens werden afgekoeld, was het resultaat een hoop solide of geagglomereerde glasmicrosferen. “Van experimenteren naar industriële productie, onderzoek omzetten in praktische resultaten is niet gemakkelijker dan theoretisch onderzoek,” zei Shen Pengzhan. “Zelfs de kleinste afwijking in de verhouding van grondstoffen voor de holle microsferen kan leiden tot sterk verschillende eindproducten; als de sintertemperatuur slechts enkele graden Celsius hoger is, kan de holle structuur instorten.”

Stapels vergeelde notitieboekjes met experimentele gegevens rezen hoog, terwijl stapels defecte producten zwaar op hun gemoed drukten. Door herhaalde proeven en parameteraanpassingen — voortgang van kleinschalige naar grootschalige proeven en tienduizenden trial-and-error pogingen — identificeerde het R&D-team, door pure hard werken, alle cruciale gegevens en processen die nodig waren voor de industriële productie van holle microsferen tegen 2012: het bereiden van een meercomponenten grondstofslurry, het vormen van groene lichamen via precisie sproeigranulatie, en vervolgens het direct versterken ervan tot kralen met behulp van een hogetemperatuurvlam.

De doorbraak in het productieproces was echter slechts de eerste stap. De tientallen gespecialiseerde apparaten die nodig zijn voor de productie van holle microbeads waren destijds niet beschikbaar in China; alles, van droogapparatuur tot de kernpelletiseeroven, moest in eigen beheer worden ontwikkeld. Voor een enkele op maat gemaakte droger reisde het R&D-team helemaal naar Jiangsu en werkte samen met de technici van de fabrikant om het prototype zes of zeven keer te verfijnen voordat succes werd behaald. “Als kernonderdeel moest de pelletiseeroven de vlam nauwkeurig kunnen regelen binnen het bereik van 600–1.000 °C om ervoor te zorgen dat de holle microbeads uniform door de vlam gingen,” zei Zhao Huilong. “We hebben de ontwerpblauwdrukken opgesteld en een fabrikant in het zuiden begeleid bij het productieproces; het kostte tientallen revisierondes voordat we eindelijk een oven produceerden die aan onze specificaties voldeed.”

Beginnend vanaf nul en geleidelijk opschalend, ging Shanxi Haino van proeven van 5 kilogram naar kleinschalige proeven met honderden kilogrammen, en vervolgens naar proeven op tonnenschaal, waarbij een ‘stap-voor-stap opschalingsaanpak’ werd gevolgd om uitdagingen aan te pakken zoals het aanpassen van apparatuur voor holle microsferen en het stabiliseren van processen één voor één. In 2015 richtte Shanxi Hainuo China's eerste industriële productielijn op, en in 2023 voltooide het de enige productielijn op 10.000 metrische tonnen schaal van het land.

Vooruitgang in de Blauwe Oceaan van Holle Microsfeer Toepassingen

“Het Hainuo High-Performance Hollow Microspheres New Materials Industrial Park dat we aanleggen in de Gaoping Economic Development Zone, Shanxi, is opgenomen in de lijst van belangrijke provinciale projecten van Shanxi voor dit jaar. Met de hulp van de relevante autoriteiten is het land voor het project veiliggesteld. We zijn momenteel bezig met het finaliseren van de voorlopige procedures, zoals de milieueffectbeoordeling en de energie-efficiëntie-evaluatie, en de bouw zal binnenkort beginnen,” zei Zhao Huilong.

Dit jaar investeert Shanxi Hainuo 750 miljoen yuan in de bouw van het industriepark, dat een ontworpen productiecapaciteit heeft van 30.000 ton en naar verwachting volgend jaar zal worden voltooid en in gebruik zal worden genomen. “Onze huidige jaarlijkse productiecapaciteit bedraagt 15.000 ton; met de toevoeging van deze 30.000 ton zal het industriepark de grootste slimme productiefaciliteit voor holle microsferen ter wereld worden,” zei Zhao Huilong. Hij voegde eraan toe dat zodra het industriepark is voltooid, holle microsferen niet alleen zullen worden gebruikt bij olie-extractie, maar ook naar verwachting toepassingen zullen vinden in sectoren zoals de lucht- en ruimtevaart en elektronica.

Hiertoe heeft Shanxi Hainuo een onderzoeks- en ontwikkelingskader opgesteld dat bestaat uit “allianties – onderzoeksinstellingen – ingenieursbureaus – werkstations”, waardoor een uitgebreide matrix van industrie-academische-onderzoeks-toepassing ontstaat die fundamenteel onderzoek, technische transformatie en industriële ondersteuning omvat, en zo voortdurend innovatie in het onderzoek en de ontwikkeling van holle microsferen bevordert.

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

Shanxi Haino is een staatsniveau ‘Gespecialiseerde, Verfijnde, Unieke en Innovatieve’ (SRUI) ‘Little Giant’ onderneming die gespecialiseerd is in de productie van holle microsferen, met als doel ‘een wereldwijd toonaangevende onderneming in microsfeer nieuwe materialen te worden’. Shen Pengzhan verklaarde: ‘We zijn van plan om onze expertise op het gebied van holle microsfeer nieuwe materialen verder te verdiepen, en zo een solide basis van nieuwe materialen te leggen voor de veiligheid van de strategische industrieën van het land!’

Bron: Science and Technology Daily