Строительные материалы будущего: графен
В статье приводится краткое описание некоторых современных строительных материалов и подробное описание недавно обнаруженного материала – графена. В статье раскрываются возможности и перспективы использования графена в различных сферах промышленности и указываются его недостатки.
На сегодняшний день на смену привычным для нас бетону и стали появились новые строительные материалы, которые смогут преобразовать строительную индустрию, и с помощью которых можно будет возводить более устойчивые здания. Несомненно, что эти материалы будут широко применяться в будущем.
К таким материалам относятся графен, нано-частицы, биокирпичи, грибные и шерстяные кирпичи, долговечный и гнущийся бетон, новацем и другие. С помощью этих новых строительных материалов можно возводить более прочные, легкие и более устойчивые здания, которые будут иметь возможность самовосстанавливаться от изнашивания и плохой погоды.
Статья про прочный бетон на основе графена: https://skatr.ru/stroitelstvo/innovatsii/grafen-v-betone
Например, нано-частицы, могли бы использоваться для замены стальных кабелей наиболее прочными углеродными нано-трубками в вантовых мостах. Нано-кварц можно было бы применять в производстве плотных цементных композиционных материалов. Углерод, имеющий сопротивление нано-волокон, можно было бы включить в состав бетонных дорог в снежных областях, нано-двуокись титана помогла бы создать фотокаталитический бетон. Частицы нано-кальцита в изоляторах могли бы защитить конструкции от агрессивных явлений окружающей среды, нано-глины в бетоне – увеличить его пластичность и текучесть, а качество городского воздуха могло быть улучшено, если бы постройки города обрабатывали нано-диоксидом титана.
Обработка нано-частицами фасадов зданий может нейтрализовать переносимые по воздуху загрязнители, поглощать углекислый газ и очищать воздух вокруг каждого строения. Обычный бетон можно заменить гнущимся, который под давлением образует микротрещины, автоматически запечатывающиеся при добавлении воды и углекислого газа, гарантировав, что здание простоит дольше. Новацем – “углерод отрицательная” цементная замена, изготовленная из силиката магния, может применяться для поглощения углекислого газа из атмосферы.
Но подробно стоит остановиться на одном из этих материалов, а именно графене. Это совершенно удивительный и необычный материал, его свойства уникальны и разнообразны. Графен добывают из обычного графита. Как графит, графен полностью состоит из атомов углерода, один миллиметр графита содержит приблизительно три миллиона слоев графена. Но графит – это трехмерная кристаллическая структура. Графен же – двухмерный кристалл, состоящий из большого количества атомов. Атомы углерода идеально распределены в шестиугольной сотовидной структуре толщиной всего 0,3 нанометра с расстоянием между атомами в 0,1 нанометр.
Графен проводит электричество лучше, чем медь. Он в 200 раз прочнее, чем сталь, но в шесть раз легче. Он практически прозрачный, так как поглощает только два процента света. Он не пропускает газы, даже такие легкие как водород или гелий.
Из графена можно создавать тонкие как бумага солнечные батареи. А краска, состоящая из смеси порошка известняка и графена, позволяет зданию лучше противостоять изменениям окружающей среды таким, как высокие и низкие температуры, которые могут привести к износу здания.
Однако, согласно результатам некоторых исследований, существуют определенные недостатки использования графена. Например, он становится более изменчивым под воздействием воды. Так, при использовании графена в водах озер или рек, существует вероятность того, что его частицы нанесут сильный урон окружающей среде. Но, безусловно, графен имеет большие перспективы. Его можно использовать в электронике, строительстве, медицине, космонавтике. Например, графен может стать прекрасным детектором вредных для здоровья газов и отравляющих веществ.
Уже создан первый образец мобильного телефона с экраном из графеновой пленки, прошитой металлическими волокнами. Такой экран не разобьется и даже не потрескается, если телефон уронить. Из такого материала можно изготавливать даже космические скафандры.
Своей очереди ждут пластмасса, обладающая электропроводностью, графеновая пудра для электрических аккумуляторов, контейнеры для длительного хранения пищевых продуктов, сверхпрочные медицинские имплантаты, прозрачные покрытия для мониторов и другие чудо-материалы будущего.
Хворова Н.М.
Бакалавр архитектуры, Российский университет дружбы народов (международный научно-исследовательский журнал)
Комментарии: