МОСКВА, 25 ноября. /ТАСС/. Учёные Университета МИСИС представили новый метод, повышающий прочность цемента для огнеупорных материалов и специального строительства более чем на 30%, сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ. В структуре улучшенного строительного материала использован графен.
"Чтобы упрочнить микроструктуру и повысить физико-механические характеристики, исследователи добавили в состав нанолисты оксида графена. Наилучшие характеристики были достигнуты при содержании добавок в соотношении 0,05% от общей массы цемента. При такой концентрации прочность на сжатие увеличилась на 31%, а пористость снизилась на 15%", - отметили в пресс-службе.
За основу был взят алюминатно-кальциевый цемент (АКЦ) - он считается популярной альтернативой традиционному портланд-цементу благодаря высокой термостойкости и устойчивости к агрессивным химическим средам. Однако у АКЦ во время гидратации (реакции цемента с водой для его затвердевания) из-за фазовых превращений могут проявиться такие недостатки, как увеличение пористости и снижение прочности.
Для решения этой задачи учёные предложили в качестве добавки использовать нанолисты оксида графена - двухмерные наноматериалы, получаемые из гидрофильных, насыщенных кислородом графеновых листов. Графен - модификация углерода со слоем в один атом, за исследование которого в 2010 году Нобелевскую премию получили Константин Новоселов и Андрей Гейм.
"В результате комплексного исследования мы установили механизм действия оксида графена. Он содержит на своей поверхности функциональные группы - карбоксильные, карбонильные, гидроксильные и эпоксидные - улучшающие его дисперсию в цементной матрице и повышающие способность вступать в химические реакции. Поэтому при его добавлении в состав цемента, процесс гидратации ускоряется, микроструктура улучшается, а пористость итогового материала снижается", - рассказал руководитель исследования, старший научный сотрудник Дмитрий Суворов.
В перспективе разработанный композиционный материал может быть использован в огнеупорном производстве, металлургической и химической промышленности, а также строительстве в особых условиях. Результаты опубликованы в научном журнале Ceramics International.