Нанотехнологии - УрФО

Перейти на основной сайт
ИА ИНВУР Логотип Инновационного портала УрФО
Вы здесь: Главная // Аналитика

Структура морских ежей упрочнила бетон в десятки раз

Добавлено: 2017-12-01, просмотров: 262



Разработан цемент со структурой из высокоориентированных плоских силикатных частиц. За счет такой структуры он обладает высокой прочностью, и при это гораздо большой гибкостью и устойчивостью к трещинам, чем обычный бетон, сообщается в исследовании, опубликованном в журнале Science Advances.

Бетон — самый используемый искусственный материал в мире, который применяется при строительстве практически всех конструкций, например, зданий или мостов. Он удобен для применения и обладает высокой прочностью на сжатие, что важно при строительстве высоких зданий. Но у него есть и недостаток — низкая прочность на изгиб. Из-за этого зачастую в строительстве используется не сам бетон, а железобетонные конструкции на его основе, внутри которых находится усиливающий стальной каркас.

Andreas Picker et al. / Science Advances, 2017

Исследователи под руководством Гельмута Кёльфена (Helmut Cölfen) из Констанцского университета в Германии создали материал на основе гидрата силиката кальция (основного компонента цемента) с необычным строением и высокой устойчивостью к изгибу. Они решили взять в качестве основы тот же материал, который используется в цементе, но изменить его свойства за счет нетипичной для него структуры.

Сравнение стабилизированных и агрегированных частиц. Andreas Picker et al. / Science Advances, 2017

При разработке материала ученые вдохновлялись структурой игл морских ежей. Они состоят из множества упорядоченных небольших прочных фрагментов, разделенных другим веществом. За счет этого при ударах и других нагрузках отдельные фрагменты могут растрескиваться, но эти трещины не переходят на соседние фрагменты. Исследователи использовали в своей работе наночастицы гидрата силиката кальция толщиной в несколько нанометров и шириной в несколько десятков нанометров. Обычно такие частицы в суспензиях собираются в более крупные, поэтому ученым пришлось подобрать стабилизирующий полимер, который не давал бы частицам хаотично собираться в растворе.

В результате исследователи получили высокоупорядоченные мезокристаллы из гидрата силиката кальция размерами в сотни микрометров. Из них они вырезали с помощью фокусируемого ионного пучка микрокантилеверы длиной в несколько десятков микрометров и проверили их прочность на изгиб. Выяснилось, что их прочность на изгиб составляет около 150 мегапаскалей, что в десятки раз больше, чем у обычного бетона.

Недавно американские исследователи разработали методику, которая позволяет обнаруживать коррозию в железобетонных конструкциях на ранних стадиях. Для этого они предложили использовать терагерцовое излучение, которое поглощается продуктами коррозии железа с уникальным для каждого вещества спектром поглощения. А в прошлом году другие американские ученые создали покрытие для отслеживания трещинообразования в практически любых материалах, в том числе и бетоне.

Автор: Григорий Копиев

Источник:

nplus1.ru