Обеспечение прочности и долговечности бетонных конструкций – одна из задач, которую решают разработчики новых материалов на основе цемента.
Перспективной «не химической» добавкой в бетон может стать графен. В 2010 году за исследование этого материала были удостоены Нобелевской премии Константин Новоселов и Андрей Гейм. Графен — углерод, в структуре которого атомы выстроены в вершины правильных шестиугольников. То есть это двумерная правильная структура из атомов углерода. На основе графена ученые описывают структуру нанотрубок. С практической точки зрения, в настоящее время графен чаще всего используется в решениях, связанных с эффективным теплоотводом в электронных устройствах.
Однако он оказался многообещающей добавкой для производства бетона. Группа исследователей из Northwestern Universitу в Чикаго изучает возможность использования графена в бетонных структурах. В частности. Разработанная ими рецептура бетона с графеном позволяет получать материал с высокой трещиностойкостью и малой водопроницаемостью.
Одна из причин разрушения бетонных конструкций – образование трещин, которые начинаются с крошечных разрывов. Как только вода проникает в эти разрывы, они начинают увеличиваться в размерах, что, в итоге, приводит к разрушению материала. В настоящее время ведутся разработки, связанные с созданием «самовосстанавливающегося» бетона на основе внедренных в бетон ферментов крови, грибков или специальных клеев.
Применение графена позволяет попросту не допустить образования трещин. Причем самое доступное сырье для получения графена – старые покрышки. Интересно, что первые попытки использования «графенового бетона» уже вышли за рамки лабораторных исследования. К примеру, в Англии начали заливать первую в мире бетонную плиту из материала, улучшенного графеном.
Американские ученые экспериментировали с различными типами графеновых частиц, включая углеродные нанотрубки, углеродные нановолокна и графеновые нанопластинки. Оказалось, что максимальный эффект обеспечивают нанопластины из графена. Их добавление в бетон увеличивает стойкость готового материала к проникновению влаги на 78%.
То есть бетон стал лучше сопротивляться воде и, соответственно, его прочностные характеристики оставались стабильными с течением времени. Поскольку до настоящего времени форма и роль наночастиц не была понята исследователям, ученые полагают, что результаты их опытов являются большим прорывом в этом направлении.
Источник New Atlas