Оксид графена используют для улучшения характеристик бетона для 3D-печати
Утверждается, что бетонные конструкции с 3D-печатью строятся быстрее и дешевле, чем их традиционные аналоги, но они не всегда такие прочные. Эта проблема вскоре может быть решена путем добавления оксида графена, который также можно использовать для обнаружения трещин.
Обычно бетонные здания, мосты и другие сооружения изготавливаются путем заливки влажного бетона в деревянные формы, которые удаляются после того, как бетон затвердеет.
3D-печать таких конструкций включает нанесение последовательных слоев экструдированного бетона, которые соединяются по мере затвердевания. К сожалению, связи между этими слоями иногда оказываются слабыми, снижая общую прочность конструкции.
В попытке решить эту проблему ученые из Австралийского университета RMIT и Университета Мельбурна попробовали добавить оксид графена в цемент, используемый в качестве связующего в бетоне с 3D-печатью. Оксид графена - это окисленная форма графена, который, в свою очередь, представляет собой слой атомов углерода толщиной в один атом, соединенных вместе в виде сот.
После экспериментов было обнаружено, что при добавлении оксида графена в дозировке 0,015% от массы цемента получаемый бетон демонстрирует лучшее межслойное сцепление. Это повышение привело к увеличению общей прочности на 10%.
"Оксид графена имеет на своей поверхности функциональные группы, которые похожи на липкие пятна на поверхности материала, которые могут цепляться за другие предметы, - сказал доц. RMIT, профессор Джонатан Тран. - Эти "липкие пятна" в основном состоят из различных функциональных групп, содержащих кислород, которые играют решающую роль в обеспечении его более прочного сцепления с другими материалами, такими как цемент. Это прочное сцепление может повысить общую прочность бетона".
В качестве дополнительного бонуса, поскольку графен обладает высокой электропроводностью, через затвердевший бетон можно пропускать электрический ток. Есть надежда, что однажды эту функциональность можно будет использовать в системе обнаружения трещин, в которой даже мельчайшие трещины нарушат электрическую цепь, проходящую через бетонную конструкцию.
В этой области все еще необходимо провести дополнительные исследования, плюс ученым еще предстоит определить, насколько прочность бетона с улучшенной 3D-печатью сопоставима с прочностью традиционного литого бетона. Статья об исследовании, которым руководил кандидат наук RMIT Цзюнли Лю, была недавно опубликована в журнале Additive Manufacturing Letters.
В предыдущих исследованиях оксид графена использовался для формирования защитного покрытия на бетоне и для увеличения прочности сцепления измельченных волокон маски для лица, которые использовались для укрепления бетона.
Источник:
https://newatlas.com
