Производство графена из старых покрышек для укрепления бетона

Производство графена из старых покрышек для укрепления бетона

Исследователи из Университета Райса разработали новый процесс преобразования старых покрышек в графен, который затем можно использовать для изготовления бетона. Это не только более экологично, но и, по словам команды, полученный бетон значительно прочнее.

Исследование основано на предыдущих открытиях команды в создании графена с помощью процесса, называемого мгновенным джоулевым нагревом. По сути, это включает использование электрического разряда для быстрого нагрева почти любого источника углерода примерно до 2725 ° C, превращая его в чешуйки графена. В частности, это форма материала, известного как турбостратный графен, слои которого не совпадают идеально. Это делает его более растворимым и легче интегрируется в композитные материалы.

В прошлом году команда продемонстрировала эту технику, используя отходы еды и пластик, а теперь они перешли на выброшенные шины. Команда Райса говорит, что предыдущие попытки превратить шины непосредственно в графен не дали наилучших результатов, поэтому для нового исследования они обратились к материалу, оставшемуся после того, как они прошли обычный процесс переработки.

Пиролиз включает сжигание шин в среде с низким содержанием кислорода, в результате чего образуется масло, которое очень нужно для ряда промышленных процессов. Но он также производит твердый углеродный остаток, для которого труднее найти новую сферу применения.

Исследователи из Райса обнаружили, что эта углеродная сажа, полученная из шин, является отличным кандидатом для производства флэш-графена. Когда они подвергли материал мгновенному джоулеву нагреву, около 70 процентов его было преобразовано в графен, в то время как смесь измельченной резины покрышек и технического углерода дала около 47 процентов.

Затем команда продемонстрировала конкретный вариант использования нового графенового материала в производстве бетона. Они добавили 0,1 % графена, полученного из технического углерода для шин, и 0,05 % смеси технического углерода и измельченной резины в портландцемент. Они обнаружили, что бетонные цилиндры, изготовленные из этого цемента, показали примерно на 30 процентов большую прочность на сжатие, чем бетон, сделанный без добавки графена.

«Это увеличение прочности частично связано с эффектом затравки 2D-графена для лучшего роста продуктов из гидрата цемента, а частично из-за усиливающего эффекта на более поздних стадиях», — говорит Рузбех Шахсавари, соавтор исследования.

Команда утверждает, что бетон, армированный графеном, имеет несколько экологических преимуществ. Это не только могло помочь предотвратить попадание отработанных шин на свалки, но и дополнительная прочность конечного материала могла уменьшить количество бетона, необходимого для строительства.

«Бетон является самым производимым материалом в мире, и простое его производство производит до 9 процентов мировых выбросов углекислого газа», — говорит Джеймс Тур, соавтор исследования. «Если мы сможем использовать меньше бетона на наших дорогах, зданиях и мостах, мы сможем устранить некоторые выбросы с самого начала».

Исследование было опубликовано на сайте sciencedirect.com

Делитесь с друзьями
Комплект электро-колеса с багажником CargoDrive от датских инженеров Электрический EV6 GT от Kia быстрее, чем некоторые суперкары