Большинство исторических зданий было построено из песчаника. С этим материалом очень легко работать, однако он не выдерживает различных атмосферных воздействий. Так как он состоит из связанных между собой песчинок, конструкция со временем осыпается и требует реставрации.
Одно из решений данной проблемы – обработка камня силикатными наночастицами. Метод уже давно используется, однако, что происходит в самом процессе и какое воздействие наночастицы наносят камням, было неизвестно. Поэтому исследователи решили наглядно проверить как происходит процесс искусственного затвердевания, и какие частицы лучше подходят для этого способа сохранения материала.
Изначально используется жидкость, в которой наночастицы свободно перемещается. Затем суспензию заливают в породу, где ее водная часть испаряется. Таким образом, наночастицы попадают в пространство между песчинками и создают «мостики» между ними, которые гарантируют пористой породе дополнительную прочность. Выстраивание правильной структуры наночастиц называется «коллоидным кристаллом».
При помощи рентгеноструктурного анализа ученые изучили влияние размеров и концентраций наночастиц на процесс и результативность. Оказалось, что размер наночастиц имеет главную роль в успешном сливании с породой и повышении прочности.
Авторы исследования подчеркивают, что чем меньше были наночастицы, тем больше была их способность усиливать сцепление между песчинками. Так как мелкие частицы в коллоидном кристалле создавали больше мест для сцепления, то большие частицы наоборот занимали слишком много места, что снижало сцепление и не выстраивали подобные «мостики».
По результатам проведенного исследования оказалось, что концентрация частиц в процессе кристаллизации также играет немаловажную роль, так как она влияет на то, как детально формируются коллоидные кристаллы.
