Новый бетон с примесью графена стал намного прочнее и почти не пропускает влагу

Поскольку ученые работают над укреплением прочности и долговечности бетона, неудивительно, что удивительно прочный графен оказался многообещающей добавкой. Исследователи из Северо-Западного университета разработали новую форму цемента с примесью графена, обладающего высокой устойчивостью к воздействию воды и растрескиванию.

В качестве ключевого ингредиента в производстве бетона, наиболее широко используемого материала в мире, цемент оказывает огромное воздействие на окружающую среду. Побочные продукты его производства составляют около 8% глобальных выбросов парниковых газов. Один из способов, которым исследователи надеются уменьшить это пагубное воздействие, заключается в разработке форм бетона, которые служат дольше, что снизит потребность в производстве дополнительного бетона для ремонта и замены поврежденных конструкций.

В свою очередь, одна из наиболее частых причин разрушения бетонных конструкций — образование трещин, которые начинаются с крошечных разрывов внутри структуры. Как только вода проникает в эти разрывы, они увеличиваются в размерах до тех пор, пока весь блок не начнет разваливаться на части. Ранее ученые уже предлагали ряд интересных способов решения данной проблемы: например, с помощью «самовосстанавливающегося» бетона, который заделывает собственные трещины с помощью ферментов крови, грибков и специальных клеев.

Графен также может помочь избавиться от микротрещин. В мире уже существуют многообещающие прототипы бетона, в которых хлопья графена используются для снижения водопроницаемости, причем сам графен можно производить из старых покрышек. Интереснее всего то, что данные технологии постепенно выходят за рамки лабораторий и тестовых полигонов, постепенно проникая в реальный мир. Так, недавно в Англии начали заливать первую в мире промышленную бетонную конструкцию, обогащенную графеном.

Исследователи Северо-Западного университета разработали еще один рецепт цемента с частицами графена, чтобы сделать бетон более водостойким. Команда экспериментировала с различными типами частиц, включая углеродные нанотрубки, углеродные нановолокна и графеновые нанопластинки, а затем проверила их производительность с помощью особой технологии. Инженеры царапают микроскопические кусочки материала специальными коническим зондам, чтобы проверить степень разрушаемости бетона.

Эти эксперименты также позволили ученым изменить состав цемента, чтобы улучшить его характеристики. В ходе испытаний команда обнаружила, что нанопластинки графена справлялись эффективнее всего. Результаты были достигнуты за счет снижения пористости материала и, следовательно, уменьшения его водопроницаемости – бетон стал пропускать воду на 78% хуже.