Исследование оксида графена. Фото: Jonathan Tran
оксид графена

Исследование оксида графена усиливает аргументы в пользу умного бетона

Исследователи из Университета RMIT и Университета Мельбурна успешно интегрировали оксид графена в цемент, используемый для 3D-печати, получив бетон с повышенной прочностью и возможностью печати. Эта разработка может привести к созданию "умных" стен, способных контролировать свою структурную целостность. Исследование под названием "Исследование использования оксида графена для повышения прочности цементного раствора, напечатанного методом 3D-печати", опубликованное в Additive Manufacturing Letters, является первым в своем роде, посвященным изучению того, как оксид графена влияет на 3D-печать и прочность бетона на сжатие.

Было обнаружено, что оксид графена, наноразмерный материал, обычно используемый в электронике и батареях, придает бетону электропроводность и повышает его прочность на 10 %.

Доцент RMIT Джонатан Тран, который руководил исследованиями в Инженерной школе, отметил, что материал может произвести революцию в проектировании зданий за счет встраивания датчиков в стены. Эти датчики могут обнаружить даже незначительные трещины, которые обычно остаются незамеченными при использовании обычных ультразвуковых или акустических систем обнаружения, которые, хотя и эффективны для больших трещин, не справляются с мелкими дефектами и являются громоздкими для повсеместного мониторинга конструкций.

Тран также подчеркнул инновационную природу оксида графена, позволяющего бетонным структурам формировать электрические цепи, тем самым позволяя отслеживать не только трещины, но и изменения окружающей среды и температуры.

Несмотря на то, что эти исследования находятся на ранних стадиях, существует оптимизм по поводу применения оксида графена для того, чтобы сделать 3D-печатный бетон более практичным вариантом в строительном секторе, обещая сокращение расходов, повышение устойчивости и возможность создания сложных конструкций.

Традиционное строительство в значительной степени опирается на опалубку - создание форм для заливки бетона - подход трудоемкий, дорогостоящий и зачастую расточительный. 3D-печать, напротив, позволяет экономить ресурсы, повторно использовать строительный мусор в цементных смесях и сократить трудозатраты и время.

Полезность оксида графена заключается также в том, что его функциональные группы, содержащие кислород, напоминают липкие участки на поверхности материала, которые могут более эффективно связываться с цементом, что приводит к повышению прочности бетона в целом.

Тем не менее, проблемы остаются, особенно в отношении баланса включения оксида графена. Цзюньли Лю, докторант из RMIT, заметил, что увеличение связи между цементом и контролируемым количеством оксида графена может повысить прочность. Авторы исследования отметили, что незначительное количество оксида графена (0,015 % от веса цемента) было более эффективным, чем большее (0,03 % от веса).

Добавление чрезмерного количества оксида графена может нарушить баланс бетона, повлиять на процесс гидратации, что является неотъемлемой частью его прочности, и изменить текучесть бетона. Это может усложнить процесс экструзии, привести к образованию зазоров между слоями или вызвать неравномерное рассеивание и скопление оксида графена, что ослабит бетон.

Следующий этап исследований будет направлен на изучение электрических свойств бетона, армированного оксидом графена, и оценку его возможностей в качестве умного материала.


× Progressive Web App | Add to Homescreen

Чтобы установить это веб-приложение на свой iPhone/iPad, нажмите значок. Progressive Web App | Share Button А затем добавить на главный экран.

Не в сети