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