Учёные изобрели новый умный цемент для строительства на основе наноматериалов

Включение наноматериалов в традиционный цемент улучшает водонепроницаемость и сопротивление разрушению.

Силы природы перехитрили материалы, которые мы используем для создания инфраструктуры, с тех пор, как мы начали их производить. Лед и снег каждый год превращают главные дороги в руины. Фундамент домов трескается и осыпается, несмотря на прочную конструкцию.

Инженеры, решающие эту проблему с помощью интеллектуальных материалов, обычно улучшают функции материалов за счет увеличения количества углерода, но при этом материалы теряют некоторые механические характеристики. Введя наночастицы в обычный цемент, исследователи Северо-Западного университета создали более умный, прочный и высокофункциональный цемент.

Исследование было опубликовано 21 июня 2021 года, в журнале Philosophical Transactions.

Учёные изобрели новый умный цемент для строительства на основе наноматериалов

Поскольку цемент является наиболее широко потребляемым материалом в мире, а на цементную промышленность приходится 8% антропогенных выбросов парниковых газов, профессор гражданской и экологической инженерии Анж-Тереза ​​Аконо обратилась к наноармированному цементу в поисках решения. Аконо, ведущий автор исследования и доцент инженерной школы Маккормика, сказал, что наноматериалы уменьшают углеродный след цементных композитов, но до сих пор мало что было известно об их влиянии на трещины.

Традиционное испытание на разрушение, при котором серия световых лучей попадает на большой блок материала, требует много времени и материалов и редко приводит к открытию новых материалов.

Используя инновационный метод, называемый скретч-тестированием, лаборатория Akono эффективно формировала прогнозы свойств материала за очень короткий промежуток времени. В этом методе проверяется реакция на разрушение путем приложения конического зонда с увеличивающейся вертикальной силой к поверхности микроскопических долот цемента.

Прогнозы, сформированные с помощью скретч-тестов, также позволяют инженерам вносить изменения в материалы, которые улучшают их характеристики в более крупном масштабе. В этой статье графеновые нанопластинки, материал, который быстро набирает популярность в формировании интеллектуальных материалов, были использованы для повышения устойчивости обычного цемента к разрушению. Было также показано, что включение небольшого количества наноматериала улучшает свойства переноса воды, включая структуру пор и сопротивление проникновению воды, при этом сообщалось об относительном снижении на 76% и 78%, соответственно.

ОмскПресс