Дослідники з Університету Райса не так давно розробили новий процес перетворення старих покришок на графен, який потім можна використовувати для виготовлення бетону. Це не тільки більш екологічно, а й, за словами команди, отриманий бетон значно міцніший.
Дослідження ґрунтується на попередніх досягненнях команди у створенні графену за допомогою процесу, званого миттєвим джоулевим нагріванням. По суті, він включає використання розряду електрики для швидкого перегріву майже будь-якого джерела вуглецю приблизно до 2725 ° C, перетворюючи його на лусочки графена. Ця конкретна форма матеріалу відома як турбостратний графен, шари якого не збігаються ідеально. Це дає йому змогу легше розчинятися та інтегруватися в композитні матеріали.
Графен – це одноатомний шар вуглецю, влаштований у вигляді плоскої двовимірної решітки. Це особливий матеріал з унікальними властивостями. Графен використовують у багатьох галузях, включно з електронікою, нанотехнологіями, енергетикою, медициною і матеріалознавством.
Кілька років тому команда продемонструвала цю техніку, використовуючи відходи, такі як їжа або пластик, а потім перейшла на викинуті шини. Вчені стверджують, що попередні спроби перетворити шини безпосередньо на графен не дали найкращих результатів, тому для нового дослідження вони звернулися до матеріалу, що залишився після того, як вони пройшли стандартний процес переробки.
Зріз, на якому видно, що збіг найтонших шарів графена далекий від ідеалу, Tour Research Group
Піроліз передбачає спалювання шин у середовищі з низьким вмістом кисню, внаслідок чого утворюється олія, яка дуже корисна для низки промислових процесів. Але при цьому також залишається твердий вуглецевий залишок, для якого важче знайти нове життя.
Дослідники з Університету Райса виявили, що вуглецева “сажа”, отримана з шин, є чудовим кандидатом для виробництва графена. Коли вони піддали матеріал миттєвому джоулевому нагріванню, близько 70% вихідної речовини було перетворено на графен, тоді як суміш подрібненої гуми покришок і технічного вуглецю дала всього близько 47%.
Потім команда продемонструвала конкретний варіант використання нового графенового матеріалу – виробництво бетону. Вони додали 0,1% за масою графену, отриманого з технічного вуглецю для шин, і 0,05% за масою для суміші технічного вуглецю і подрібненої гуми в портландцемент. Виявилося, що бетонні циліндри, виготовлені з поліпшеного цементу, показали приблизно на 30% більшу міцність на стиск, ніж бетон, зроблений без добавки графена.
Команда стверджує, що бетон, армований графеном, має кілька екологічних переваг. Його виготовлення могло б допомогти запобігти потраплянню відпрацьованих шин на звалище, а додаткова міцність кінцевого матеріалу зменшить кількість бетону, необхідного для будівництва.
5 цікавих фактів про графен
- Графен має високу прозорість у видимому та інфрачервоному діапазонах спектра, що робить його придатним для створення прозорих електронних пристроїв і вікон.
- Завдяки своїй структурі графен має велику поверхневу площу, що робить його ідеальним матеріалом для використання в сенсорах, каталізаторах та інших додатках, де важлива підвищена поверхнева активність.
- Графен має високу теплопровідність, що робить його перспективним матеріалом для використання в теплопровідних матеріалах.
- Графен є біокомпатибельним матеріалом і може використовуватися в медичних додатках, таких як створення біосенсорів та імплантатів.
- Графен може володіти магнітними властивостями при додаванні певних домішок або зміні його структури.