Grafén namiesto piesku na výrobu ľahšieho a pevnejšieho betónu
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 29. 1. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
V rámci zdrojov, ktoré nám dochádzajú, síce piesok nie je vysoko na zozname, no vďaka vysokému dopytu po betóne sa tam nachádza. Vedci z Riceovej univerzity teraz dokázali, že použitím grafénu sa dá nielen ušetriť piesok, ale výsledný betón je ľahší, pevnejší a odolnejší.
Napriek tomu, že grafén je list uhlíkových atómov hrubý len jeden atóm, má povesť neuveriteľne pevného materiálu. Preto nie je prekvapením, že tento „zázračný materiál“ sa už predtým primiešaval do betónu, zvyčajne preto, aby bol pevnejší a odolnejší. Zvyčajne však ide len o pridanie grafénu do receptu. V prípade novej štúdie chcel tím z Riceovej univerzity úplne nahradiť piesok.
Betón sa skladá z troch hlavných zložiek: vody, kameniva, ako je piesok, a cementu, ktorý to všetko spája. Piesok je objemovo najväčšou zložkou a vzhľadom na nenásytný apetít moderného ľudstva po betóne sa ťažba piesku zvyšuje. Tento proces je nielen deštruktívny, ale hrozí aj vyčerpanie zdrojov.
Výskum pochádza z laboratória chemika Jamesa Tourého z Riceovej univerzity, ktorého tím už roky vyrába grafén pomocou techniky, ktorú vyvinuli, a ktorá sa nazýva bleskové Joulové ohrievanie. Základný materiál bohatý na uhlík sa v podstate rýchlo prehreje pomocou elektrického prúdu, čím sa premení na grafénové vločky. V tomto prípade bol základným materiálom metalurgický koks, zdroj paliva vytvorený z uhlia.
„Výsledkom prvých experimentov, pri ktorých sa metalurgický koks premenil na grafén, bol materiál, ktorý sa veľkosťou podobal piesku,“ povedal Paul Advincula, hlavný autor štúdie. „Rozhodli sme sa preskúmať použitie grafénu získaného z metalurgického koksu ako úplnej náhrady piesku v betóne a naše zistenia ukazujú, že by fungoval naozaj dobre.“
Úspora piesku nebola jedinou výhodou. Výsledný betón bol o 25 % ľahší ako betón vyrobený s bežným kamenivom a vykazoval 32 % nárast húževnatosti, 33 % nárast maximálneho pnutia a 21 % nárast pevnosti v tlaku. Na druhej strane sa o 11 % znížil Youngov modul, ktorý vyjadruje odolnosť materiálu voči deformácii pri rozťahovaní.
Hoci tím tvrdí, že grafén je v súčasnosti príliš drahý na to, aby bola táto metóda komerčne využiteľná vo veľkom meradle, ukazuje to aspoň, že existujú alternatívy, ktoré by sa mohli využiť. Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne ACS Applied Materials.
