Якутские исследователи добавили оксид графена в бетон, что позволило увеличить его прочность на 48% и обеспечить электропроводность. Это открывает возможности для мониторинга безопасности зданий и сооружений в условиях Севера.
Сотрудники Института физико‑технических проблем Севера СО РАН и Северо‑Восточный федеральный университет имени Аммосова (Якутск) разработали новый тип армированного бетона. В обычную цементную смесь был добавлен оксид графена — производный материал графена с кислородсодержащими группами. Результаты экспериментов опубликованы в специализированном журнале «Ресурсы Арктики и Субарктики».
Добавление оксида графена позволило увеличить прочность бетона на 48% и наделить его способностью проводить электрический ток. Электропроводность модифицированного бетона варьируется в зависимости от механической нагрузки: при сжатии сопротивление сначала уменьшается, а затем резко падает при достижении критического состояния конструкции.
Почему оксид графена
Чистый графен, находясь в бетоне, подвержен агрегации — отдельные частицы соединяются и неравномерно распределяются в цементной матрице, что снижает его укрепляющий эффект. Оксид графена, в свою очередь, благодаря кислородосодержащим группам более эффективно взаимодействует с цементной средой, равномерно распределяется и минимизирует образование кластеров.
В экспериментах использовались образцы с добавлением 0,2% и 0,5% оксида графена — как показали результаты, даже такое небольшое количество оказалось достаточно для достижения значительного прочностного эффекта.
Потенциал применения и планы на будущее
Новая разработка подходит не только для усиления строительных конструкций, но также для внедрения систем мониторинга состояния. Благодаря электропроводности графена и его производных материал сам «сообщает» о начале повреждений или критических нагрузках.
Особое внимание уделяется применению в суровых климатических условиях — в арктических и северных регионах России, где высокие нагрузки и низкие температуры представляют особую опасность.
Фото: hi-tech.mail.ru